Từ cát bụi trở thành chip bán dẫn

Ngày nay, chip silicon hiện diện ở khắp nơi. Chúng gia tăng sức mạnh củamạng Internet, cho phép tạo nên cuộc cách mạng về điện toán di động, tự động hoá các nhàmáy, nâng cao năng lực của điện thoại và làm giàu lĩnh vực giải trí gia đình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Từ cát bụi trở thành chip bán dẫnTừ cát bụi trở thành chip bán dẫnBáo Thương Mại - 17/07/2009CôngThương - Ngày nay, chip silicon hiện diện ở khắp nơi. Chúng gia tăng sức mạnh củamạng Internet, cho phép tạo nên cuộc cách mạng về điện toán di động, tự động hoá các nhàmáy, nâng cao năng lực của điện thoại và làm giàu lĩnh vực giải trí gia đình. Chip silicon ở khắp nơi.Việc sản xuất những chip như thế là một kỳ công. Công nghệ chế tạo của Intel đã tạo ra nhữngmạch điện với kích thước chỉ bằng một phần nghìn sợi tóc trên miếng silicon. Loại chip phức tạpnhất - bộ vi xử lý - có thể chứa hàng trăm triệu, thậm chí là hàng tỷ bóng bán dẫn (transistor)được kết nối với nhau bằng những dây dẫn mỏng chế tạo từ đồng. Mỗi transistor có vai trò nhưmột công tắc đóng/mở, điều khiển dòng điện chạy qua để gửi, nhận, và xử lý thông tin chỉ trongvòng một phần của giây.Thiết kếViệc sản xuất chip silicon bắt đầu bằng một thiết kế, hay bản vẽ. Ở giai đoạn này, Intel xem xétrất nhiều tham số như: Chọn kiểu chip nào và tại sao? Số lượng bóng bán dẫn có thể được tíchhợp trên chip đó? Kích cỡ tối ưu của chip là gì? Công nghệ nào sẽ được sử dụng để sản xuấtchip? Khi nào thì chip phải được đưa ra thị trường? Chip đó sẽ được sản xuất và kiểm tra tạiđâu? Năm 1965, đưa ra dự báo Gordon Moore về tốc độ phát triển của công nghệ bán dẫn. Định luật Moore phát biểu rằng mật độ bóng bán dẫn trên vi mạch tích hợp sẽĐể trả lời những câu hỏi trên, Intel làm việc với các khách nhân đôi sau mỗi chu kỳ 2 năm.hàng, công ty phần mềm cũng như nhân viên tiếp thị, chế Định luật Moore có độ chính xáctạo và kiểm tra của Intel. Nhóm thiết kế lấy tham số đầuvào và bắt đầu xác định các tính năng của chip và thiết đáng ngạc nhiên sau nhiều thậpkế nó. kỷ. Vào năm 1971, chip 4004 của Intel chứa 2.300 bóng bán dẫn.Khi bản chỉ tiêu kỹ thuật của chip đã được xác lập, Intel Năm 2005, bộ vi xử lý Itanium cótạo ra sơ đồ logic - cách biểu diễn bằng ký hiệu của hàng hơn một tỷ bóng bán dẫn. Inteltriệu bóng bán dẫn và các kết nối điều khiển dòng điện đi vẫn tiếp tục chứng minh tínhqua toàn bộ chip. Khi giai đoạn này kết thúc, nhà thiết kế đúng đắn của định luật.tạo các biểu diễn vật lý của mỗi lớp trong chip cùng cácbóng bán dẫn của nó. Các mẫu giống như khuôn tô này (còn gọi là Mặt nạ) được sử dụng đểche một số khu vực của chip khỏi tia cực tím trong quá trình sản xuất in quang khắc. Để hoàntất thiết kế, kiểm tra và mô phỏng, Intel sử dụng máy workstation chạy chương trình thiết kếđược máy tính hỗ trợ (CAD). Công đoạn này mất khoảng 2 năm với 200 người làm việc liên tục.Chế tạoQuá trình tạo chip bán dẫn được gọi là chế tạo và các nhà máy nơi chip được sản xuất gọi lànhà máy chế tạo, hay gọi tắt là Fab. Phụ gia xây dựng chip thay đổi tuỳ thuộc mục đích sửdụng dự kiến của nó. Intel sử dụng nhiều thành phần và thực hiện tới 300 bước, trong đó có hoáchất, khí ga hoặc ánh sáng để hoàn tất quá trình chế tạo.Bắt đầu từ cátTất cả được bắt đầu với silic. Intel chế tạo chip theo từng mẻ trên các tấm wafer được làm từsilic tinh khiết - thành phần chính trong cát ở bờ biển. Hãng này dùng silic bởi vì nó là chất bándẫn tự nhiên dễ bị oxy hoá. Không giống chất cách điện như thuỷ tinh (luôn ngăn dòng điện điqua) hay chất dẫn điện như đồng (luôn cho phép dòng điện đi qua), bạn có thể biến silic thànhchất dẫn điện hoặc cách điện. Silic, nguyên tố hoá học phổ biến thứ hai trên trái đất sau oxy, được sử dụng vì nó là chất bán dẫn tự nhiên.Để sản xuất tấm wafer, silic được xử lý hoá học nhằm đạt được độ tinh khiết đến 99,9999%.Silic đã tinh lọc được nung chảy và trở thành thỏi hình trụ. Những thỏi silic đó được cắt lát mỏngthành những tấm wafer và được đánh bóng cho đến khi chúng có bề mặt hoàn hảo, nhẵn bóngnhư gương. Khi mới bắt đầu sản xuất chip, Intel dùng các tấm wafer 2 inch còn hiện nay họ sửdụng wafer 300 mm (12 inch) và 200 mm (8 inch) để đạt sản lượng cao hơn và giảm được chiphí.Cấu trúc nhiều lớpIntel dùng quy trình in quang khắc để hình thành nhiều lớp bóng bán dẫn và dẫn điện trên tấmwafer của chip.Phân loại các tấm waferBước cuối cùng trong quy trình chế tạo là phân loại wafer - một phép kiểm tra về điện để pháthiện và loại bỏ các chip không hoạt động. Hệ thống máy ...