沙子做的CPU憑什么賣那么貴?
一般來說,我們對(duì)IC芯片的了解僅限于它概念,但是對(duì)于已經(jīng)應(yīng)用到各式各樣的數(shù)碼產(chǎn)品中IC芯片是怎么來的?大家可能只知道制作IC芯片的硅來源于沙子,但是為什么沙子做的CPU卻賣那么貴?下面將會(huì)以常見的Intel、AMD CPU作為例子,講述沙子到CPU簡(jiǎn)要的生產(chǎn)工序流程,希望大家對(duì)CPU制作的過程有一個(gè)大體認(rèn)識(shí),解開CPU憑什么賣那么貴之謎!
硅圓片的制作
1.硅的重要來源:沙子
作為半導(dǎo)體材料,使用得最多的就是硅元素,其在地球表面的元素中儲(chǔ)量?jī)H次于氧,含硅量在27.72%,其主要表現(xiàn)形式就是沙子(主要成分為二氧化硅),沙子里面就含有相當(dāng)量的硅。因此硅作為IC制作的原材料最合適不過,想想看地球上有幾個(gè)浩瀚無垠的沙漠,來源既便宜又方便。
2.硅熔煉、提純
不過實(shí)際在IC產(chǎn)業(yè)中使用的硅純度要求必須高達(dá)99.999999999%。目前主要通過將二氧化硅與焦煤在1600-1800℃中,將二氧化硅還原成純度為98%的冶金級(jí)單質(zhì)硅,緊接著使用氯化氫提純出99.99%的多晶硅。雖然此時(shí)的硅純度已經(jīng)很高,但是其內(nèi)部混亂的晶體結(jié)構(gòu)并不適合半導(dǎo)體的制作,還需要經(jīng)過進(jìn)一步提純、形成固定一致形態(tài)的單晶硅。
3.制備單晶硅錠
單晶的意思是指原子在三維空間中呈現(xiàn)規(guī)則有序的排列結(jié)構(gòu),而單晶硅擁有“金剛石結(jié)構(gòu)”,每個(gè)晶胞含有8個(gè)原子,其晶體結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。
單晶硅的“金剛石”結(jié)構(gòu)
通常單晶硅錠都是采用直拉法制備,在仍是液體狀態(tài)的硅中加入一個(gè)籽晶,提供晶體生長(zhǎng)的中心,通過適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?,就開始慢慢將晶體向上提升并且逐漸增大拉速,上升同時(shí)以一定速度繞提升軸旋轉(zhuǎn),以便將硅錠控制在所需直徑內(nèi)。結(jié)束時(shí),只要提升單晶硅爐溫度,硅錠就會(huì)自動(dòng)形成一個(gè)錐形尾部,制備就完成了,一次性產(chǎn)出的IC芯片更多。
制備好的單晶硅錠直徑約在300mm左右,重約100kg。而目前全球范圍內(nèi)都在生產(chǎn)直徑12寸的硅圓片,硅圓片尺寸越大,效益越高。
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( 發(fā)表人:方泓翔 )