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[導(dǎo)讀]芯片制造的整個過程包括芯片設(shè)計、芯片制造、封裝制造、測試等。芯片制造過程特別復(fù)雜。首先是芯片設(shè)計,根據(jù)設(shè)計要求,生成“圖案”

芯片制造的整個過程包括芯片設(shè)計、芯片制造、封裝制造、測試等。芯片制造過程特別復(fù)雜。首先是芯片設(shè)計,根據(jù)設(shè)計要求,生成“圖案”

1、晶片材料

晶片材料的成分是硅,硅又是由石英沙精制而成。將硅提純后制成硅棒,成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體材料。將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。

2、晶圓涂層/膜

晶圓涂層可以抵抗氧化和溫度,其材料也是光阻的一種。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

首先,在晶圓(或基板)表面涂覆一層光刻膠并干燥。干燥的晶片被轉(zhuǎn)移到光刻機上。通過掩模,光將掩模上的圖案投射到晶圓表面的光刻膠上,實現(xiàn)曝光和化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。曝光后的晶圓進行二次烘烤,即所謂曝光后烘烤,烘烤后的光化學(xué)反應(yīng)更為充分。

最后,顯影劑被噴在晶圓表面的光刻膠上以形成曝光圖案。顯影后,掩模上的圖案保留在光刻膠上。糊化、烘烤和顯影都是在均質(zhì)顯影劑中完成的,曝光是在平版印刷機中完成的。均化顯影機和光刻機一般都是在線操作,晶片通過機械手在各單元和機器之間傳送。

整個曝光顯影系統(tǒng)是封閉的,晶片不直接暴露在周圍環(huán)境中,以減少環(huán)境中有害成分對光刻膠和光化學(xué)反應(yīng)的影響。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

4、添加雜質(zhì)

相應(yīng)的p和n半導(dǎo)體是通過向晶圓中注入離子而形成的。

具體工藝是從硅片上的裸露區(qū)域開始,將其放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變摻雜區(qū)的到方式,使每個晶體管都能打開、關(guān)閉或攜帶數(shù)據(jù)。這時候?qū)⑦@一流程不斷的重復(fù),不同層可通過開啟窗口聯(lián)接起來。這一點類似所層PCB板的制作制作原理。 更為復(fù)雜的芯片可能需要多個二氧化硅層,。這時候通過重復(fù)光刻以及上面流程來實現(xiàn),形成一個立體的結(jié)構(gòu)。

5、晶圓測試

經(jīng)過上面的幾道工藝之后,晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。一般來說,每個芯片都有大量的晶粒,組織一次針測試模式是非常復(fù)雜的過程,這就要求盡可能批量生產(chǎn)相同規(guī)格型號的芯片。數(shù)量越大,相對成本就越低,這也是主流芯片器件造價低的一個因素。

6、封裝

將制造完成晶圓固定,綁定引腳,按照需求去制作成各種不同的封裝形式,這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。例如:DIP、QFP、PLCC、QFN等,這主要取決于用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場形態(tài)等外圍因素。

7、測試和包裝

經(jīng)過上述工藝流程以后,芯片生產(chǎn)就已經(jīng)全部完成了。這一步是測試芯片,去除有缺陷的產(chǎn)品,并包裝。

不過,芯片的制作過程非常復(fù)雜,文字表述難免會有不清楚的地方,小編在這里建議大家最好去工廠實地看看芯片到底是如何去制作的。

ST公司的M24LR04E-R是集成了雙路接口的電擦除可編存儲器(EEPROM),包括I2C模式的512×8bits和RF模式的128×32bits RF,同時具有能量采集的模擬輸出,以及用戶可編程的數(shù)字輸出和密碼保護。器件主要用作NFC/RFID標(biāo)簽。

一.開篇介紹

說到RFID射頻識別,可能大多數(shù)人不知道是什么東西,但如果說NFC(Near Field Communication),大家就會想到最近挺火的各種Pay,比如Apple Pay、Samsung Pay、華為 Pay。其實NFC功能不僅僅用于手機支付,NFC在門禁、公交等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

今天要評測的是ST公司的M24LR-DISCOVERY開發(fā)板,雖然2014年已經(jīng)出廠了,但是作為RFID技術(shù)的普及,我想是足夠了。

二.M24LR-DISCOVERY開箱

M24LR-DISCOVERY是一塊即用型開發(fā)工具,搭載了一顆型號為M24LR04E-R的雙接口EEPROM IC芯片,在工業(yè)、醫(yī)療、消費電子中有廣泛的應(yīng)用。M24LR-DISCOVERY包含了兩個不同的開發(fā)板:一塊是M24LR紅色開發(fā)板,另一塊是帶RF收發(fā)功能的綠色開發(fā)板。

背面是一份快速上手指南,介紹了連接RF接收板的電腦軟件和連接M24LR開發(fā)板的安卓手機軟件。

M24LR-DISCOVERY細(xì)節(jié)圖。

三.M24LR-DISCOVERY介紹

ST公司的NFC/RFID方案有如下圖的有三種,M24LR-DISCOVERY開發(fā)工具包含以下紅色框圖的兩種,分別是M23LR開發(fā)板和RF收發(fā)開發(fā)板。

產(chǎn)品特點

M24LR開發(fā)板

? M24LR04E-RMN6T/2 雙接口EEPROM,帶有I2C接口和13.56MHz ISO/IEC 15693的RF接口,容量為4Kbits,具有密碼保護功能

? 主控制器是8位的STM8L152C6T6,帶有8Kbytes的Flash容量

? 型號為STTS751-0WB3F的低電壓溫度傳感器

? 板載的20*40 mm PCB感應(yīng)天線

? 2個功能按鍵:用戶鍵和重置鍵

? 提供下載和調(diào)試的SWIM接口

? I2C接口

? 24段的LCD屏幕

下圖是M24LR04E芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,可以看到分別有I2C總線接口和RF接口,芯片內(nèi)部還帶有電源管理功能,可以轉(zhuǎn)天線圈獲得的能量轉(zhuǎn)化為電能,給STM8和系統(tǒng)電路供電。芯片內(nèi)部還帶有4Kbit的EEPROM,可以存放64bit的UID號。

M24LR04E是SO8N封裝的8 pin芯片,只需要搭配簡單的電路,便可以移植到手機或者其它移動終端上面,從而實現(xiàn)NFC功能。

M24LR和STTS751溫度傳感器共同掛載在I2C1總線上,再連接到主控制器STM8,通過不同的設(shè)備地址來取得不同的功能數(shù)據(jù)。當(dāng)M24LR開發(fā)板接近RF讀卡器或者帶有NFC功能的手機時,M24LR04E-RMN6T/2芯片就能輸出RF_POWER給STM8供電。

RF收發(fā)開發(fā)板

? CR95HF-VMD5T 13.56 MHz多通信協(xié)議非接觸收發(fā)IC,還有SPI和UART接口

? 主控制器為32位的STM32F103CB,帶有128Kbytes的Flash容量

? 板載的47*34mm PCB感應(yīng)天線

? 提供與電腦軟件通信的USB接口

? 20Pin的STlink調(diào)試和下載接口

可實現(xiàn)RF的讀寫功能,支持ISO/IEC 14443A Type A和Type B、ISO/IEC 15693、ISO/IEC 18092四種規(guī)范,芯片上還提供了SPI和UART通信接口。

下圖為CR95HF的芯片內(nèi)部框架圖,可分為六部分:直接通過SPI或UART與用戶通訊的寄存器、電源與時間管理、幀控制、數(shù)據(jù)標(biāo)簽檢測、AFE檢測與讀寫、天線接口。

六.總結(jié)

在互聯(lián)網(wǎng)的帶動下,物流行業(yè)在這幾年時間內(nèi)蒸蒸日上,條碼與二維碼的使用也變的越來越廣泛,隨著這支付寶和微信上使用條形碼與二維碼進行付款,更把這兩者推上了一個新的高度。但是相比之下,RFID有著更大的優(yōu)勢:

1.RFID讀卡器可以同時讀取多個標(biāo)簽,而二維碼一次只能讀一個,對于快遞等物流行業(yè),一次性讀取多個貨物信息更加快捷;

2.使用超高頻技術(shù),能夠遠(yuǎn)距離讀取,不用再擔(dān)心太遠(yuǎn)拍不清二維碼圖像;

3.RFID標(biāo)簽的信息可以更改,而二維碼打印后就信息就無法更改了,因此RFID標(biāo)簽可以重復(fù)使用,節(jié)省成本;

4.RFID能比二維碼存儲更多的商品、物流信息。

相信在2016年,RFID會在一定領(lǐng)域上趕超條碼與二維碼,成為更普遍的技術(shù)。

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