Πέρα από τα 22nm: Applied Materials, ο αδιαμφισβήτητος ήρωας της Silicon Valley

22nm σιλικόνη μήτρα και γκοφρέτα (Intel, Knights Ferry)

Στη σκιά των μεγάλων κατασκευαστών ημιαγωγών, μια ελάχιστα γνωστή αλλά κρίσιμη εταιρεία με την επωνυμία Applied Materials έχει δεσμευτεί για σχεδόν 45 χρόνια. Μέσα σε κάθε χυτήριο Intel, GlobalFoundries και TSMC, υπάρχουν μηχανήματα Εφαρμοσμένων Υλικών που εκτελούν μερικά από τα καλύτερα χειροποίητα έργα γνωστά στον άνθρωπο. Δεν είναι μόνο τσιπ: Η εφαρμοσμένη παρέχει τα συστήματα που επιτρέπουν στη Samsung και τη LG να κάνουν οθόνες LCD και η Suntech και η JA Solar να δημιουργούν φωτοβολταϊκά ηλιακά κύτταρα. Βασικά, εάν μια εταιρεία ασχολείται με γκοφρέτες πυριτίου, είναι σχεδόν εγγυημένο ότι ο εξοπλισμός Εφαρμοσμένων Υλικών διέπει το μεγαλύτερο μέρος ή όλη τη διαδικασία κατασκευής.

«Η συντριπτική πλειονότητα των τσιπ που λειτουργούν σήμερα έχουν περάσει από μια μηχανή Applied τουλάχιστον μία φορά. Αυτό περιλαμβάνει τη μνήμη, τη λογική και άλλους τύπους τσιπ που παράγονται από ολοκληρωμένους κατασκευαστές συσκευών και χυτήρια », δήλωσε ο CTO Klaus Scheugraf σε μια συνέντευξη.



Εφαρμοσμένα υλικά, γκοφρέτα πυριτίουΓια να θέσω ένα λεπτότερο σημείο σε αυτό, όταν η Intel ανακοινώνει ότι έχει φτάσει τα 22nm, το έκανε χρησιμοποιώντας εξοπλισμό Εφαρμοσμένων Υλικών. Αυτό δεν σημαίνει ότι το επίτευγμα της Intel είναι λιγότερο φοβερό, αλλά είναι σημαντικό να σχεδιάσουμε μια γραμμή στην άμμο πριν προχωρήσουμε περαιτέρω. Το Applied Materials παρέχει τα εργαλεία, αλλά εναπόκειται στην Intel να αξιοποιήσει στο έπακρο τα μέσα από χημικές τροποποιήσεις και σχεδιασμό chip. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι όλα τα AMD, Samsung και TSMC έχουν πρόσβαση στα ίδια εργαλεία. Το Applied Materials συνεργάζεται στενά με τους κατασκευαστές για να προσαρμόσει τις λύσεις τους, αλλά περισσότερα σε αυτό αργότερα.

Πώς κατασκευάζεται ένα τσιπ σιλικόνης;

Αν, όπως εγώ, νομίζατε ότι η κατασκευή ενός κυκλώματος CMOS είναι κυρίως θέμα λιθογραφικής χάραξης μονοπατιών σε μια γκοφρέτα πυριτίου με λέιζερ, είστε για μια έκπληξη. Ναι, η λιθογραφία είναι ένα ζωτικό μέρος της κατασκευής τσιπ, αλλά με σύγχρονες διαδικασίες (45nm, 32nm), και ειδικά με νέα σχέδια '3D' FinFET (22nm), είναι πραγματικά ένα μόνο βήμα από τις εκατοντάδες. Η λιθογραφία είναι σαν να θέτει τα συγκεκριμένα θεμέλια ενός ουρανοξύστη.

Το Geek.com έχει αρκετά ολοκληρωμένος οδηγός για το πώς δημιουργείται ένα τσιπ - από την τήξη της άμμου, τη χάραξη, τη δοκιμή, έως την εκκαθάριση - αλλά βασικά, αυτό πρέπει να γνωρίζετε: Μόλις τα μονοπάτια του τσιπ έχουν λιθογραφικά χαραχθεί, τα τρανζίστορ και οι διασυνδέσεις καλωδίων χαλκού αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό ηλεκτρολυτικής επίστρωσης, εμφύτευση ιόντων(ντόπινγκ), εναπόθεση χημικών ατμών, εναπόθεση ατομικού στρώματος, κι αλλα. Επιπλέον, οι περισσότερες από αυτές τις διαδικασίες μπορούν να χωριστούν σε δεκάδες βήματα: το ALD, για παράδειγμα, δημιουργεί τα στρώματα ενός τρανζίστορ FinFET atom-by-atom.



Intel chip fabΔεν είναι ότι όλες αυτές οι διαδικασίες συμβαίνουν μέσα σε μια μαγική μηχανή all-in-one, Willy Wonkaesque: Για να δημιουργήσετε ένα τρανζίστορ FinFET, για παράδειγμα, το Applied Materials παρέχει τουλάχιστον επτά διαφορετικές μηχανές. Οι γκοφρέτες πυριτίου πρέπει να μετακινούνται ανάμεσα σε κάθε μία από αυτές τις μηχανές, συνήθως μέσα σε ένα εξαιρετικά σφιχτό κενό. Όταν ασχολείστε με διηλεκτρικά στρώματα υψηλού k που έχουν πάχος μόλις 10 άτομα, ένα άτομο μολυσματικού μπορεί να καταστρέψει το τσιπ.

Για να το ολοκληρώσουμε, σε ένα μεγάλο χυτήριο, αυτή η όλη διαδικασία θα είναι σχεδόν πλήρως αυτοματοποιημένη - φυσικά χρησιμοποιώντας λογισμικό που παρέχεται από την Applied Materials. Ακριβώς έτσι ώστε να λάβετε κάποια ιδέα για την κλίμακα της διαδικασίας, λάβετε επίσης υπόψη ότι ένα fab 300 mm, όπως λειτουργεί από τους Intel ή TSMC, κοστίζει στην περιοχή των 4 δισεκατομμυρίων δολαρίων για την κατασκευή. Κάθε μηχανή Applied Materials έχει μέγεθος περίπου ενός γραφείου ή ενός μεγάλου καταψύκτη και κοστίζει μεταξύ 2 και 6 εκατομμυρίων $ το καθένα. Με μέση τιμή 4 εκατομμυρίων δολαρίων, αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν 1.000 ξεχωριστές μηχανές σε ένα μεγάλο χυτήριο πυριτίου - όλα βρίσκονται μέσα σε ένα καθαρό δωμάτιο αυτό είναι πιθανώς στρέμματα στο μέγεθος.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com