Jak je něco jako mikročip, který je již malý, protože je schopen pojmout i menší tranzistory v milionech v takovém mikro měřítku? Vypadá to jako takový výkon, aby stroj dokázal vyrobit něco tak malého a zároveň funkčního. Možná to příliš přemýšlím, nebo mi chybí porozumění, ale jak je možné vytvořit tak malý tranzistor, který nebude viditelný pouhým okem, ale bude fungovat. Jaký stroj by to dokázal? Zvláště v 60. letech.
Komentáře
- Tímto začneme: en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor_device_fabrication
- Toto je dobré video zobrazující od designu po balení: youtube.com/watch?v=qm67wbB5GmI Ne v 60 ' s ale moderní doba.
- Tranzistory nevyráběly miliony (najednou) v 60. letech, spíš desítky či stovky najednou. Nyní existují stovky milionů tranzistorů pro každého člověka na této planetě.
- Toto video od společnosti Intel na YouTube může zajímat. Je přísně vizuální: youtu.be/ d9SWNLZvA8g
- Tato videa jsou ve skutečnosti dost mizerná. Pokud chcete vidět něco, co Nemám téměř tolik marketingového mumbo jumbo, podívejte se na videa, na která jsem odkazoval – jsou starší, ale ve skutečnosti vzdělávací.
Odpověď
Mikročipy se vyrábějí pomocí velmi široké škály procesních kroků. Každý krok má v zásadě dvě hlavní součásti – maskování mimo oblasti, na které se má operovat, a následné provedení určité operace v těchto oblastech. Krok maskování lze provést několika různými technikami. Nejběžnější se nazývá fotolitografie. V tomto procesu je oplatka potažena velmi tenkou vrstvou fotocitlivé chemikálie. Tato vrstva je poté vystavena ve velmi složitém vzoru, který se promítá z masky světlem krátkých vlnových délek. Sada použitých masek určuje design čipu, jsou výsledným produktem procesu návrhu čipu. Velikost prvku, kterou lze promítnutý na povlak fotorezistu na destičce je určen vlnovou délkou použitého světla. Jakmile je fotorezist vystaven, je vyvinut pro vystavení podkladového povrchu. Exponované oblasti mohou být operovány jinými procesy – např. leptáním, iontovou implantací atd. Pokud fotolitografie nemá dostatečné rozlišení, pak existuje další technika, která ke stejnému účelu používá zaostřené elektronové paprsky. Výhodou je, že nejsou potřeba žádné masky, protože geometrie je jednoduše naprogramována do stroje, je však mnohem pomalejší protože paprsek (nebo více paprsků) musí vysledovat každou jednotlivou vlastnost.
Samotné tranzistory jsou vytvořeny z několika vrstev. Většina čipů je dnes CMOS, takže krátce popíšu tj. jak postavit tranzistor MOSFET. Tato metoda se nazývá metoda „samonastavitelné brány“, protože brána je položena před zdrojem a odtokem, aby bylo kompenzováno jakékoli vychýlení brány. Prvním krokem je uložení jamek, ve kterých jsou umístěny tranzistory. Jamky převádějí křemík na správný typ pro budování tranzistoru (musíte vytvořit N-kanálový MOSFET na křemíku typu P a P-kanálový MOSFET na křemíku typu N). To se provádí položením vrstvy fotorezistu a následným použitím iontové implantace k vynucení iontů do oplatky v exponovaných oblastech. Potom se oxid hradla pěstuje na horní straně oplatky. Na křemíkových čipech se jako oxid obvykle používá oxid křemičitý – sklo. Toho se dosáhne pečením třísky v peci s kyslíkem při vysoké teplotě. Poté je vrstva oxidu křemičitého nebo kovu nanesena na vrstvu oxidu. Tato vrstva po vyleptání vytvoří bránu. Dále se položí a odkryje vrstva fotorezistu. Exponované oblasti jsou vyleptány a opouštějí brány tranzistoru. Dále se používá další kolo fotolitografie k maskování oblastí pro zdroje a odtoky tranzistorů. Iontová implantace se používá k vytvoření zdroje a odvodu elektrod v exponovaných oblastech. Samotná hradlová elektroda funguje jako maska pro tranzistorový kanál a zajišťuje, že zdroj a odtok jsou dotovány přesně k okraji hradlové elektrody. Potom se oplatka upeče, aby se implantované ionty dostaly mírně pod hradlovou elektrodu. Poté jsou tranzistory kompletní a vrstvy vedení se vytvářejí jeden po druhém.
Vykopal jsem několik slušných videí, která jsou ve skutečnosti vzdělávacími videy, nikoli videy PR:
http://www.youtube.com/watch?v=35jWSQXku74
http://www.youtube.com/watch?v=z47Gv2cdFtA
Komentáře
- V podstatě jsou vlnové délky světla a manipulace s ionty a jakýkoli jeho gradient klíčem k vytváření mikročipů?
- Správně, světlo se používá k promítání vzoru na povrch oplatky, takže vlnová délka musí být dostatečně krátká, aby byly prvky ostré. Poté se ionty používají ke změně charakteru polovodiče, aby se vytvořily všechny pn křižovatky, díky nimž fungují tranzistory.
- Překvapuje mě, jak hmatatelné / srozumitelné jsou tyto informace. velmi dobře a děkuji vám za to.
Odpověď
Je to fotografický proces, v některých ohledech podobný na filmovou kameru se samostatnými kroky expozice a vývoje. Nemusí tisknout funkce ve skutečné velikosti; mohou je tisknout ve velikosti, kterou zvládnou, a pomocí čoček zaostřit tento obrázek na křemík.
Komentáře
- Tranzistor se vytvoří, když paprsky světla ve tvaru tranzistorů svítí dolů na křemíkové destičky, je to tak?
- V zásadě ano. Tento proces se několikrát opakuje, aby se vytvořily různé funkce, takže ' neexistuje žádný obraz " ve tvaru tranzistoru ".
- A protože je to ' fotografické, efektivní může být doslova cokoli " řezací " nástroj, dokonce i skvrna prachu nebo chuchvalců. A syrové tolerance mají i tak tendenci být poměrně široké. Každá kostka tedy musí být před zabalením otestována.
- Jak jsem pochopil, mají stroje na filtrování vzduchu, které neustále krouží kolem zařízení a vyrábějí mikročipy. Jsem zmaten tím, co jste řekli " obvody většinou 2D, ale komponenty jsou rozhodně 3D " což znamená, že samotná deska je samozřejmě 2D, ale po dokončení procesu vrstvení je ' mnoho 3D struktur. Jak je vystaveno světlu po druhém vrstvení obvodu, pokud ' obsahuje pouze jednu vrstvu křemíku? je vrstva jen termín používaný k popisu po sobě jdoucích změn provedených různými odchylkami / manipulacemi světla?
- Začíná to křemíkem, ale na vrchu se ukládají nebo rostou různé materiály, včetně hradlového oxidu (oxid křemičitý). pěstované na oplatce v peci), měděný propojovací drát, wolfram přes zástrčky atd.