Los amigos que han seguido nuestras malas críticas seguramente recordarán que el mes pasado hablamos sobre el chip adhesivo fabricado por Apple, el M1 Ultra.
En ese momento, dijimos que los chips de pegamento de Apple eran un compromiso, porque cuanto más grande era un chip, más "sobrantes" se desperdiciaban alrededor de la oblea después de cortarla en cubitos.
Es como un pastel en rodajas 999. Si esto se desperdicia, definitivamente dolerá todo el cuerpo.
Habiendo dicho eso, encontré que algunos amigos comenzaron a discutir en el área de comentarios:
Entonces, ¿por qué las fichas tienen que ser cuadradas? Si se hace en triángulos y hexágonos, ¿no provocará desperdicio de obleas? ? ?
Oye~, debo decir que las ideas de todos son muy creativas, pero de hecho, hacerlo aumentará la dificultad de cortar y afectará el rendimiento de las fichas.
Cuando se calcula el costo, es mejor desperdiciar algunas sobras.
Por lo tanto, la idea de un "chip de forma especial" en realidad no es factible.
Sin embargo, en este momento, algunos amigos pueden seguir encontrando otra forma:
Para garantizar que el chip permanezca cuadrado y no se pueda cambiar, ¿qué pasa si la oblea de silicio subyacente se convierte directamente en una forma cuadrada?
¡Convertir "obleas" en "cuadrados de cristal" significa que no hay desperdicio al cortar chips!
Um. . . Se puede decir que este método es factible o no.
Pero para que quede claro, primero tengo que hacerle esta pregunta al tipo grande:
¿Alguna vez has visto un pepino cuadrado?
>/ Lingote primero, luego oblea
Como todos sabemos, las virutas se graban en obleas, que están hechas de arena de alta pureza. . .
Oh no, está hecho de silicona de alta pureza.
Después de una serie de reacciones de reducción a alta temperatura y reacciones de purificación química en arena de cuarzo ordinaria, podemos obtener varillas de silicio de alta pureza como se muestra en la siguiente figura.
Pero este es solo el primer paso, tales varillas de silicio están hechas de polisilicio y no se pueden usar para producir obleas en este momento.
Como se muestra en el medio de esta imagen, la estructura interna del cristal de silicio no es uniforme debido a varias reacciones químicas bruscas anteriores.
Monocristal policristalino indefinido ▼
Lleno de varias estructuras asimétricas.
Para eliminar estas perturbaciones internas asimétricas, también necesitamos procesar el polisilicio para transformarlo en silicio monocristalino con una estructura estable y buenas propiedades eléctricas que pueda usarse en la producción de chips .
En este punto, es realmente necesario producir obleas serias.
En la actualidad, el proceso comúnmente utilizado en la industria se llama método Tchaikovsky , y también hay un nombre muy popular: el método de extracción directa, que representa aproximadamente el 95% del mercado. Nuestros chips lógicos y chips de memoria comunes se producen básicamente mediante este método.
Los cambios específicos que se han producido se pueden ver en esta imagen.
El primero es calentar el silicio policristalino recién obtenido hasta un estado fundido en cuarzo, y luego implantar una "semilla" de silicio monocristalino.
Tan pronto como la solución de silicio fundido golpea la semilla de silicio monocristalino, puede comenzar un crecimiento ordenado en la cola de la semilla de silicio.
Controlando la velocidad de rotación y la tasa de tracción, podemos obtener varillas cilíndricas de silicio monocristalino de diferentes anchos y longitudes .
¡Atención! ¡Está girando!
Todavía un pequeño amigo sin concepto, imaginemos un puesto de malvaviscos al costado de la carretera .
El proceso de tirar de la varilla de cristal es similar al método inicial de convertir malvaviscos.
Es decir, el proceso de producción de silicio monocristalino convencional actual determina que es probable que la barra de silicio sea redonda. De todos modos, nunca he visto un malvavisco cuadrado.
En cuanto al siguiente paso, es pellizcar la cabeza y la cola de la varilla de cristal y pulir los lados hasta que queden suaves.
Luego córtalo un poco como una salchicha, y nace la materia prima de las obleas, las obleas de silicio.
>/ ¿Terminó de cortar, pero aún no ha terminado?
De hecho, en esta etapa, la pregunta sobre la forma de la oblea no está muerta.
Porque aunque el método Czochralski es el esquema principal de fabricación de silicio monocristalino, de hecho, también existen esquemas como el método de fusión por zonas además de él, y la barra de cristal cuadrada es teóricamente posible.
Pero, ¿por qué tiene que ser redondo? De hecho, el problema también implica un mayor proceso de diseño de seguimiento .
Después de pulir y pulir la oblea de silicio en rodajas, se debe aplicar fotorresistencia para la litografía formal.
En términos generales, el espesor de la película fotorresistente varía de 0,5 a 1,5 um, y la uniformidad debe estar dentro de más o menos 0,01 um .
Esta precisión no puede ser resuelta manualmente por nosotros. . .
Ahora, la solución comúnmente utilizada en la industria es "lanzamiento de pegamento". Es decir, agregue fotoprotector en el centro y luego gire la oblea.
Luego, controlando continuamente la velocidad de rotación, se tira el pegamento y finalmente podemos obtener una capa uniforme y plana de fotorresistente.
Es decir, si le damos a la oblea de silicio una forma cuadrada y luego la rotamos, puede haber más acumulación de pegamento en algunas esquinas y menos fotorresistencia en algunas esquinas.
La uniformidad de las esquinas se reduce considerablemente a la vez, incluso si se convierte en un cuadrado, es posible que las esquinas deban desecharse al final. . .
Además, además del problema de la fotoprotección, hay algo más terrible.
Es decir, bajo la "convención convencional" de todos, las obleas circulares de silicio han sido durante mucho tiempo el estándar de la industria .
La máquina de litografía correspondiente, la línea de producción automática, etc. están diseñados en base a la premisa de "oblea".
Si alguien piensa en todo el lingote cuadrado ahora, no solo tiene que enfrentarse al problema de "sacar el lingote cuadrado", sino que también tiene que rediseñar toda la línea de producción posterior.
Entonces, ¿se puede hacer la oblea en forma cuadrada? Sí, pero no vale la pena.
>/ Estrictamente hablando, esto no es un desperdicio
De esta manera, esas áreas "desperdiciadas" en la oblea parecen tener que existir.
Pero digamos, ¿existe la posibilidad de que este concepto de "desperdicio" sea nuestra idea preconcebida?
¿Es posible que la parte del borde de la oblea se desperdicie?
De hecho, este es el caso.Durante una serie de procesos como el corte, el biselado y el esmerilado, el borde de la oblea de silicio acumulará mucha tensión en el borde .
Como resultado, la estructura del borde de la oblea es relativamente frágil.
Incluso si el área del borde se usa para hacer chips, no se puede garantizar la tasa de rendimiento.
Así que dilo. . . No mires que la oblea sea redonda y el chip cuadrado.
Pero en cierto sentido, estos dos pares siguen siendo una muy buena pareja .
Pero, por supuesto, incluso con esta explicación, todavía hay algo de desperdicio en el área dentro del borde de la oblea, solo que no es tan grande como pensábamos.
Y si realmente quieres deshacerte de esta pequeña parte de los desechos, de hecho, todos usan el mismo método.
Eso es mirar cálculo.
Cuanto más grande es la oblea, más pequeño es el chip, la forma cuadrada no es suficiente. . . parece un circulo?
En cuanto a cómo hacer que la oblea sea más grande y cómo hacer que el chip sea más pequeño con la premisa de garantizar el rendimiento, este tipo de problema abrumador se deja a los ingenieros para encontrar una solución. . .
Escrito por: Xiao Chen Editor: Noodles Portada: Xuan Xuan
Imágenes, fuentes:
https://www.britannica.com/technology/método-Czochralski
¿Por qué las obleas del procesador son redondas?
De la arena al silicio: la fabricación de un chip | Intel: https://www.youtube.com/watch?v=Q5paWn7bFg4
Zhou Yangmin | Investigación sobre la transferencia de calor en el horno de reducción de Siemens y el comportamiento termoeléctrico de las varillas de silicio
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