먼저 두 가지 개념, 즉 칩 설계와 칩 대체공을 설명해야 한다.
그들은 다르다. 예를 들어, 고통, 삼성, 화웨이는 모두 칩을 설계할 수 있다. 이 가운데 삼성은 자체 칩을 생산할 수 있고, 고통과 화웨이는 대공장을 찾아야 한다.
삼성과 타이완 반도체 매뉴팩처링 두 개의 가장 유명한 칩 세대 공장입니다.
예를 들어, 미국 고통의 칩은 스스로 설계한 것이다. 칩을 생산하지 않습니다. 예를 들어 고통의 하이엔드 칩은 삼성대공에게, 화웨이가 디자인한 하이엔드 칩은 타이완 반도체 매뉴팩처링 대공에게 건네준다.
왜 대륙은 현재 하이엔드 칩을 생산할 수 없습니까?
칩 디자인에 있어서 우리는 더 이상 약자가 아니다. 화웨이의 기린 칩은 스스로 개발한 것으로 고급 칩에서 이미 강하다.
하지만 기린 칩의 대공장은 대륙 제조업체를 찾지 못했다.
현재 대륙 1 위 SMIC 조차도 기린 970 칩을 생산할 수 없기 때문이다.
화웨이 기린 970 칩, 공예는 10nm 입니다.
이 프로세스는 나중에 자세히 설명합니다. 즉, 숫자가 작을수록 프로세스가 더 발전합니다. 우리 휴대폰에 있는 칩의 성능은 제조 공정의 품질에 의해 결정된다.
7nm 칩은 10nm 칩보다 확실히 강하고 10nm 칩은 14nm 칩보다 강합니다.
20 17 년 삼성과 타이완 반도체 매뉴팩처링 모두 최첨단 10nm 공정을 장악했다. 그래서 현재 10nm 의 생산공정은 인텔 삼성 타이완 반도체 매뉴팩처링 독점이다.
가장 선진적인 중국 대륙 SMIC 는 최고 규격의 28 나노미터 공예만 생산할 수 있다.
왜 대륙의 생산 기술이 낙후되었는가?
주로 리소그래피 기계: 칩 생산으로 인해 리소그래피 기계가 핵심입니다. 리소그래피 산업에 관해서는 네덜란드의 ASML Holding N.V 를 언급해야 한다.
간단히 말해서, 마스크 정렬기:
사실, 초기 마스크판 리소그래피기의 원리는 슬라이드처럼 간단합니다. 즉, 회로도가 있는 마스크를 통해 포토컨덕터 접착제가 칠해진 칩에 빛을 투사하는 것입니다 (아래의 칩 디자인은 웨이퍼에 대해 자세히 설명합니다). 1960 년대 초 마스크판의 크기는 1: 1, 수정원은 1 인치에 불과했다.
그래서 당시의 리소그래피 기술은 첨단 기술이 아니었고, 반도체 회사들은 보통 스스로 작업복과 도구를 설계했다. 예를 들어, 인텔은 처음에 16 mm 카메라 렌즈를 사서 분해했습니다. 오직 GCA, K &；; S, Kasper 등 소수의 회사들이 약간의 관련 설비를 만들었다.
60 년대 말 일본의 니콘과 캐논이 이 분야에 진입하기 시작했다. 결국, 그 당시의 리소그래피는 카메라보다 복잡하지 않았습니다.
1978 년 GCA 는 투영보다 해상도가 5 배 높고 1 미크론에 달하는 진정한 현대식 자동 스테퍼 리소그래피 기계를 출시했습니다.
하지만 이때, 리소그래피 기계 산업은 여전히 작은 시장이었고, 일 년에 수십 대를 파는 것은 큰 공장이었다. (윌리엄 셰익스피어, 리소그래피, 리소그래피, 리소그래피, 리소그래피, 리소그래피) 반도체 제조사가 그렇게 많기 때문에 한 대의 기계를 여러 해 동안 사용할 수 있다. 이것은 너의 기계를 좀 뒤처지게 해서 아무도 사고 싶지 않다. 기술 리더십은 시장 점령의 관건이고 승자는 왕이다.
1980 년대 초에는 GCA 의 스테핑기가 약간 앞서기도 했지만, 니콘은 곧 최초의 상용 스테핑기 NSR- 10 10G 를 발표해 고급 광학 시스템으로 생산성을 크게 높였다. 이 두 회사는 함께 다른 제조업체의 점유율을 압박하기 시작했다.
1984 에 이르러 니콘과 GCA 는 리소그래피 업계에서 어깨를 나란히 하여 각각 30% 의 시장 점유율을 누리고 있다. Ultratech 는 10% 정도, 이튼, P & amp；; E, 캐논, 히타치 등 나머지 회사는 나머지 30% 를 나눕니다.
하지만 전환점도 한 해 동안 발생했다. 올해 필립스는 실험실에서 스테퍼 기계의 원형을 개발했지만 아직 성숙하지는 않았다. 리소그래피 시장이 너무 작기 때문에 필립스는 상업적 가치가 있는지 확인할 수 없어 미국과 P& 로 갔다. E, GCA, Cobilt, IBM 등. 잠시 이야기를 나누었는데, 아무도 협력하려 하지 않았다.
우연히도 네덜란드 소기업 ASM International 의 사장인 아서 델 프라도는 이 일을 듣고 자발적으로 협력을 제안했다. 하지만 이 대리점 출신은 반도체에 대한 경험이 몇 가지밖에 없고, 리소그래피에 대해 잘 알지 못하며, 천사 투자의 절반과 리셀러의 절반에 해당한다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체) 필립스는 1 년을 망설이다가 결국 50:50 의 합자회사를 설립하는 것에 마지못해 동의했다. 아스맥이 1984 년 4 월 0 일에 성사되었을 때, 필립스 건물 밖에 있는 나무 간이 방에서 일하는 직원은 3 1 명뿐이었다.
아스맥이 처음 설립되었을 때, 간단한 단층집이었고, 뒤에 있는 유리 건물은 필립스였다. 신용: 아스맥
아스메르는 1985 년 채사와 합작하여 광학 시스템을 개선했으며, 결국 1986 년 위대한 2 세대 제품인 PAS-2500 을 출시하여 미국에서 당시 창업회사 Cypress 와 오늘날의 Nor Flash 거물에게 처음으로 팔았다.
하지만 이듬해 1986 의 반도체 시장이 급락해 미국 광판기 제조사들이 심각한 자금 문제를 겪고 있다. 아스밀은 아직 어려서 피해가 크지 않아 기존 계획에 따라 신제품을 개발할 수 있다. 하지만 GCA 와 P &；; E 이 오래된 브랜드들은 버티지 못하고 신제품 개발이 정체되어 있다.
1988 년 GCA 자금이 심각하게 부족하여 범용 신호에 인수되었습니다. 몇 년 후, GCA 는 구매자를 찾지 못하고 파산했다. 1990, P &；; E 리소그래피 부서는 SVG 에 판매할 수 없습니다.
1980 년, 미국 삼영웅은 여전히 대부분의 강산을 차지했고, 80 년대 말까지 그 지위는 일본 쌍영웅으로 완전히 대체되었다. 현재 아스멕의 시장 점유율은 약 10% 이다.
미국 SVG 등 소외된 회사를 무시하다. 90 년대 이후 줄곧 아스맥과 니콘의 경쟁이었고 캐논은 관망하고 있다.
나중에 아스머는 침수형 193nm 제품을 출시했고, 니콘도 157nm 제품 및 EPL 제품 원형을 완성한다고 발표했습니다. 하지만 몰입은 작은 개선의 큰 효과로 제품의 성숙도가 높다. 니콘은 실험을 하고 있는 것 같아서 니콘의 신상품을 주문하는 사람이 거의 없다.
이로 인해 뒤 니콘의 대패가 이어졌다. 2000 년 니콘은 맏이였지만, 2009 년에는 아스맥이 거의 70% 의 시장 점유율을 앞섰다. 니콘 신제품의 미성숙도 간접적으로 그 설비를 대량으로 사용하는 일본 반도체 업체들의 집단 쇠퇴와 관련이 있다.
캐논은 니콘과 아스맥이 고급 리소그래피 기계에서 이렇게 심하게 노는 것을 보고 바로 물러났다. 로우엔드 리소그래피 시장을 직접 개발하다. 지금까지도 LCD 패널 및 아날로그 장비 제조업체를 위해 350nm 및 248nm 제품을 판매하고 있습니다.
즉, 인텔, 삼성, 타이완 반도체 매뉴팩처링, 10nm 공예 칩을 생산할 수 있는 이유는 아스밀에서 고급 리소그래피 기계로 수입해 10nm 칩을 생산할 수 있기 때문이다.
중국 대륙에는 하이엔드 리소그래피 기계가 없고, 로우엔드 리소그래피 기계는 기술이 부족하여, 당분간 기술이 상대적으로 낙후된 칩만 생산할 수 있다.
칩 디자인에 대해 먼저 이야기하겠습니다. 디자인에 대해 이야기하기 전에 CPU, GPU, 마이크로아키텍처 및 명령어 세트의 개념을 이해해야 합니다.
CPU 의 의미, 즉 중앙 프로세서는 컴퓨터의 주요 컴퓨팅 작업을 담당하는 부품입니다. 기능은 인간의 뇌와 같다. CPU 는 주로 PC 에 사용되고, 후자는 주로 휴대폰 태블릿 등에 사용되는 x86 과 ARM 으로 나뉜다.
CPU 는 컴퓨팅 작업을 수행할 때 특정 사양을 따라야 하며, 프로그램을 실행하기 전에 CPU 가 이해할 수 있는 언어로 번역해야 합니다. 이 언어를 ISA (instruction scripture architecture) 라고 합니다. 명령어 세트의 사양에 따라 CPU 가 인식할 수 있는 기본 코드로 프로그램을 변환하는 프로세스를 컴파일이라고 합니다. X86, ARM V8, MIPS 등. 모두 명령어 세트의 코드명이다. 명령 세트를 확장할 수 있습니다. 제조업체는 명령어 세트와 호환되는 CPU 를 개발하기 위해 명령어 세트 특허 보유자의 승인이 필요합니다. 전형적인 예는 Intel 공인 AMD 가 x86 명령어 세트와 호환되는 CPU 를 개발하는 것입니다.
CPU 의 기본 단위는 핵심입니다. 코어 구현을 마이크로 아키텍처라고 하며 명령어 세트와 유사합니다. Haswell, Cortex-A 15 는 마이크로아키텍처의 코드입니다. 마이크로아키텍처 설계는 커널이 도달할 수 있는 최대 주파수, 커널이 특정 주파수에서 수행할 수 있는 계산량, 특정 프로세스 수준에서 커널의 에너지 소비 수준 등에 영향을 줍니다.
그러나 마이크로 아키텍처와 명령 집합은 두 가지 다른 개념입니다. 명령 집합은 CPU 가 선택한 언어이고 마이크로 아키텍처는 구체적인 구현입니다.
예를 들어, ARM 명령어 세트와 호환되는 칩을 예로 들 수 있습니다. ARM 은 자신의 명령어를 ARM 명령어라고 부르며, Cortex 시리즈와 같은 특정 마이크로아키텍처를 개발하여 사용 허가를 받았습니다.
그러나 CPU 가 ARM 명령 세트를 사용한다고 해서 ARM 을 사용하여 개발된 마이크로아키텍처를 사용하는 것은 아닙니다. 가오 통 (Gao Tong) 과 애플 (Apple) 과 같은 제조업체는 ARM 명령어 세트와 호환되는 자체 마이크로 아키텍처를 개발했습니다. 한편, 많은 제조업체들은 ARM 이 개발한 마이크로아키텍처를 사용하여 CPU 를 제조합니다 (예: 화웨이의 기린 칩). 일반적으로 업계에서는 자체 마이크로아키텍처 R&D 기능을 갖춘 기업만이 CPU R&D 기능을 갖춘 것으로 간주될 수 있으며, 자체 연구 명령어 세트 사용 여부는 중요하지 않습니다. 마이크로아키텍처의 R&D 는 IT 업계에서 기술 함량이 가장 높은 분야 중 하나입니다.
기린 980 을 예로 들면, 주요 부분은 CPU 와 GPU 입니다. Cortex-A76 과 Mali-G76 은 화웨이가 ARM 에서 구입한 마이크로아키텍처 라이센스입니다. 화웨이는 자신의 마이크로아키텍처를 개발할 수 있습니까? 물론 가능하지만 애플처럼 휴대전화 시스템에 적용하기에는 아직 갈 길이 멀다. 적어도 현재로서는 자체 개발한 각종 문제 외에도 칩 개발과 소프트웨어 개발처럼 EDA 도구가 필요하고 ARM 마이크로아키텍처를 사용하면 많은 도구를 제공할 수 있고, 이들 물건도 상당히 핵심적이기 때문에 일단 부뚜막을 새로 세우면 모든 측면을 고려해야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 컴퓨터명언) (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 컴퓨터명언)
이 점을 감안하면 칩 디자인을 시작할 수 있지만, 이 단계도 매우 복잡하고 번거롭다.
칩 제조 과정은 집을 짓는 것과 같다. 먼저 결정원을 기초로 한 다음 한 층씩 쌓는다. 일련의 제조 공정을 거쳐 필요한 IC 칩을 생산할 수 있다.
그렇다면 위화란 무엇일까요?
웨이퍼는 다양한 칩을 만드는 기초입니다. 우리는 칩 제조를 집을 짓는 것으로 상상할 수 있는데, 수정원은 견고한 기초이다. 고체 재질에는 특수한 결정체 구조인 단결정이 있다. 그것의 특징은 원자가 연이어 밀접하게 배열되어 평평한 원자 표면을 형성할 수 있다는 것이다. 그래서 우리는 단결정으로 결정원을 만들었다. 그러나 이러한 재질을 생성하는 방법은 주로 정제와 당김의 두 단계로 그러한 재질을 완성할 수 있습니다.
정화는 두 단계로 나뉜다. 첫 번째 단계는 야금급 정제로, 주로 탄소를 첨가하고 산화환원을 통해 산화실리콘을 순도 98% 이상의 실리콘으로 전환시키는 것이다. 그러나 98% 는 칩 제조에는 아직 충분하지 않으며, 여전히 더 높아져야 한다. 따라서 Siemens 공정을 추가로 사용하여 반도체 공정에 필요한 고순도 폴리실리콘을 얻을 수 있습니다.
그리고 크리스탈을 당기고 있습니다.
먼저 위에서 얻은 고순도 폴리실리콘을 녹여 액체실리콘을 형성한다. 그런 다음 단결정 실리콘 결정이 액면과 접촉하여 회전하는 동안 천천히 당긴다. 단결정 실리콘 씨앗이 필요한 이유는 실리콘 원자의 배열이 사람들이 줄을 서는 것과 같기 때문에, 뒤에 있는 사람들이 어떻게 올바르게 배열해야 하는지 알 수 있도록 첫 번째 줄이 필요하기 때문이다. (윌리엄 셰익스피어, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘명언) 실리콘 씨앗은 중요한 첫 번째 줄로, 뒤의 원자에게 줄을 서는 방법을 알려 준다. 마지막으로, 액면을 떠난 실리콘 원자가 응고된 후, 가지런하게 배열된 단결정 실리콘 기둥이 완성되었다.
그러나 전체 실리콘 기둥은 칩 제조를 위한 라이닝으로 만들 수 없습니다. 실리콘 조각을 한 조각씩 생산하기 위해서는 다이아몬드 칼로 실리콘 기둥을 가로로 슬라이스한 다음 칩을 연마하여 칩 제조에 필요한 실리콘을 만들어야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘)
8 인치 및 12 인치 웨이퍼는 무엇을 의미합니까? 분명히, 그것은 표면이 처리되어 원형 슬라이버로 자른 후의 지름을 가리킨다. 사이즈가 클수록 크리스털 속도와 온도가 높을수록 만들기가 어려워집니다.
이렇게 많은 단계를 거쳐, 마침내 칩 기판 제조를 완성했고, 그 다음은 칩 제조였다. 칩을 만드는 방법?
IC 칩, 전체 이름은 집적 회로이며, 그 이름에서 알 수 있듯이, 설계된 회로를 스택으로 결합하는 것입니다.
위 그림에서 볼 수 있듯이 맨 아래 파란색 부분은 웨이퍼, 빨간색과 카키색 부분은 IC 를 만들 때 디자인해야 하는 곳입니다. 집을 지을 때 디자인해야 하는 스타일처럼요.
그런 다음 빨간색 부분을 봅니다. Ic 회로에서, 그것은 전체 IC 에서 가장 중요한 부분이며, 다양한 논리 문으로 조합되어 완전한 기능을 갖춘 IC 칩을 완성하기 때문에 기초로 볼 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), IC 회로명언)
노란색 부분은 너무 복잡한 구조를 가지지 않으며, 주로 빨간색 부분의 논리 문을 연결하는 데 사용됩니다. 이렇게 여러 층이 필요한 이유는 연결할 선이 너무 많기 때문이다. 만약 단층이 모든 선을 수용할 수 없다면, 몇 층을 더 겹쳐야 이 목적을 달성할 수 있다. 이 과정에서 서로 다른 층의 회로가 위아래로 연결되어 배선 요구 사항을 충족합니다.
그런 다음 이러한 부품을 만들기 시작합니다.
IC 를 할 때 네 단계로 간단히 나눌 수 있다. 실제 제조에서는 제조 단계가 다르고 사용되는 재료도 다르지만 일반적으로 비슷한 원리를 사용합니다.
이러한 단계가 완료되면 많은 IC 칩이 결국 전체 웨이퍼에서 완료됩니다. 그런 다음 완성된 정사각형 IC 칩을 자르면 캡슐화 공장으로 보내 캡슐화할 수 있습니다.
포장:
긴 과정을 거쳐 나는 마침내 IC 칩을 얻었다. 하지만 칩은 상당히 작고 얇기 때문에 밖에서 보호하지 않으면 긁히기 쉽다. 또한 칩 크기가 작아서 큰 케이스가 없으면 회로 기판에 쉽게 놓을 수 없기 때문에 최종 패키지가 필요합니다.
패키징에는 여러 가지 방법이 있으며, 흔히 볼 수 있는 듀얼 인라인 패키징이 있습니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 DIP), 볼 그리드 어레이 (BGA) 패키지, SoC (온칩 시스템) 패키지 및 SiP (시스템 수준 패키지) 패키지.
포장이 완료되면 테스트 단계에 들어가야 합니다. 이 단계에서는 패키지된 IC 가 제대로 작동하는지 확인해야 합니다. 검사를 거쳐 조립공장으로 운반되어 우리가 본 전자제품을 만들 수 있다.
이 시점에서 전체 제작 과정이 완료됩니다.