點(diǎn)沙成金：Intel處理器制造全過程揭密

如今能獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造尖端半導(dǎo)體芯片的企業(yè)屈指可數(shù)，Intel當(dāng)屬各種翹楚，可以在不超過一個指甲蓋大小的面積內(nèi)封裝數(shù)十億個微小的電子開關(guān)。這是人類最復(fù)雜的壯舉之一。

最近，Intel特意制作了一段動畫視頻(戳這里)，展示了一顆芯片從概念到客戶手中的整個旅程，堪稱“點(diǎn)沙成金”。

晶體管是所有現(xiàn)代電子產(chǎn)品的核心，是比頭發(fā)絲還要細(xì)微上萬倍的微型開關(guān)，控制著電子在電路中的流動。

在處理器整個加工過程的開始，需要將富含硅的沙礫熔化，并冷卻形成固體，然后切割成晶圓。

純凈的晶圓進(jìn)入工廠后，就開始了復(fù)雜而漫長的加工旅程。這些晶圓將被裝載到前開式晶圓傳送盒(Foup)，并沿著一條數(shù)百公里長的軌道，運(yùn)輸?shù)揭粋€個加工環(huán)節(jié)中去。

晶片需要經(jīng)歷一系列重要步驟，如光刻、離子注入、蝕刻，為關(guān)鍵的晶體管形成過程做好準(zhǔn)備。Intel全球首家推出了FinFET三維晶體管，而制造它首先需要建造一個鰭狀的通道。

Intel設(shè)計(jì)了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，克服持續(xù)擴(kuò)大集成電路規(guī)模所面臨的障礙，其中之一就是名為“gate last”（后柵極法）的突破性制造方法。

它采用先建造臨時柵極、再將其移除的方法，精確放置介電質(zhì)材料和金屬柵極，能讓柵極包裹鰭片，用以控制通過通道的電子流。

另一項(xiàng)發(fā)明則是將晶體管接觸層移動到有源柵極的正上方，為此需要讓柵極材料凹陷并填充絕緣介電材料，以防止發(fā)生短路。

接下來，要對柵極附近的電介質(zhì)進(jìn)行蝕刻、填充金屬、凹陷加工并加頂，以實(shí)現(xiàn)允許高密度接觸層幾何圖形的全新自對準(zhǔn)工藝，然后選擇性地對介電材料進(jìn)行蝕刻，僅暴露所需部分，以連接到第一條金屬線。

這一工藝是通過創(chuàng)新的通孔蝕刻和沉積方案完成的，可實(shí)現(xiàn)“有源柵極上接觸”。

最后，添加數(shù)十層金屬互連線來完成電路。

經(jīng)過1000多道復(fù)雜的工序后，最終才能進(jìn)行晶圓的切粒和封裝，得到我們熟悉的處理器。

Intel強(qiáng)調(diào)，不斷創(chuàng)新的處理器封裝方式已經(jīng)成為先進(jìn)計(jì)算架構(gòu)的關(guān)鍵特性，2D和3D封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新的封裝規(guī)格，并進(jìn)一步提升了性能和能效。