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      新聞動態
     
     

    微電子芯片帶給網版印刷技術的壓力

    日期:2021/11/17 15:04:06 人氣:403
    芯片,半導體器件產品的統稱,集成電路
    (Integrated Circuit,IC),或稱微電路(Micro Circuit)、微芯片(Micro Chip)、晶片、芯片(Chip),在電子學中是一種將電路小型化的方式,并時常制造在半導體晶圓表面上。
    換句話說,微芯片是在單一硅片上制造出一定數量的微晶體管,賦予其以往的獨立的電子元器件所不具有的強大功能。微芯片的發明為電子產品制造提供了一種功能多、可靠性高、產能大、成本低的新途徑,成為電子工業發展的里程碑。
    微芯片的制造技術稱為微電子制造技術、微電子技術,有時也被稱為半導體制造技術或(硅基)集成電路制造技術。

    給網版印刷技術帶來微細印刷圖形壓力的正是微芯片的封裝技術,關于這一部分內容,我們會在后面的“微細網版印刷技術”單元里作詳細的專題討論;現在這一個小節中主要介紹的是微芯片封裝的作用與功能。

    1.微芯片的“微”
    1)微芯片的最小特征尺寸
    自1959年開創微芯片時代以來,微芯片的最小線寬(或者說是微芯片的最小特征尺寸或最細線條寬度、最窄線條寬度)以每年13%的速度遞減。例如20世紀80年代,光學光刻技術所能達到的極限分辨率(最小特征尺寸)為0.5um(500nm,nm為納米,1um=1000nm),
    2003年為0.13um(130nm),2004年為0.09um
    (90nm),2014年已經達到14nm,推進到目前的水平已經達到7nm、5nm、3nm;眼看2nm、
    1nm技術很快就可以實現。
    2)微芯片的高集成度
    電路的高度集成,不僅極大地有利于電子設備的小型化、微型化,而且由于電路同時具備各種各樣的功能,也有利于提高設備性能,降低功耗,增加可靠性。
    據悉,7nm制程的微芯片,每平方毫米可容納9650萬顆品體管,5nm制程則可擴展為1.7億顆品體管,而3nm制程將達到3億顆晶體管的規模。試想:1mm2的面積內居然“塞”進去了3億顆晶體管,其工藝制作該是何等之“微”。值得一提的是,中國華為公司的麒麟980微芯片,在指甲蓋的面積里居然“塞”進了69億顆晶體管!這可是一顆真真切切、完完全全的中國
    “芯”??!
    如今隨著微芯片制程的不斷提升,微芯片中可以有100多億顆品體管,如此之多的品體管,究竟是如何“塞”進去的呢?
    當微芯片被放大,它的里面宛如一座巨大的從CPU(Central Processing Unit;中央處理器、中央處理機)的截面視圖,可以清晰地看到層狀的CPU結構,微芯片內部采用的呈層級排列方式,例如某一個CPU大概是有10層,其中最下層為器件層,即是金屬氧化物半導體場效應品體管(MOSFET)。
    3)微芯片制程
    微芯片制造的兩個趨勢之一,就是微芯片制程。制程這個概念,其實就是柵極的大小,也可以稱為柵長,在品體管結構中,電流從源極(Source)流入漏極(Drain),柵極(Gate)相當于閘門,主要控制兩端(源極和漏極)的通斷。電流會損耗,面柵極的寬度則決定了電流通過時的損耗,表現出來的例如就是手機常見的發熱和功耗,寬度越窄,功耗越低;而柵極的最小寬度(柵長)也就是制程。
    縮小納米制程的用意,就是可以在更小的微芯片中“塞”入更多的品體管(電品體),讓微芯片不會因技術提升而體積變得更大。但是我們如果將柵極的最小寬度變?。ㄕ?,深極和漏極之間流過的電流就會越快,其工藝難度就會更大。微芯片中的品體管可用于各種各樣的數字和模擬功能,包括放大、開關、穩壓、信號調制和振蕩器。
    微芯片中的品體管越多就可以增加處理器的運算效率,再者,減少體積也可以降低耗電量:最后,微芯片體積縮小后,更容易“塞”入行動裝置中,滿足未來特別是軍事以及航空、航天領城輕、薄、短、小以及多功能化的需求。
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