上个月参加了由面包板社区举办的《大话芯片制造》申请活动,非常幸运的成功申请到了这本书。《大话芯片制造》以轻松有趣的风格全面讲解芯片制造工厂的基础设施、设备、等相关信息,也介绍了很多芯片制造的相关知识。书很薄只有不到200页,但是涵盖的东西不少,非常值得学习。
这本书是双色印刷配套的插图也是非常的简明易懂,可以看得出作者写这本书可谓是用心良苦。(这里必须要给作者点赞)
从大学开始第一次接触到半导体一直就比较好奇:芯片是如何从沙子变成功能各异的集成电路?上学时老师并没有讲过这些知识,后面工作了多年也只是在一些网站上零星的看了些芯片制造的简单介绍。虽然现在每天都要接触半导体但是对于它是如何制造出来的确有点陌生。读完《大话芯片制造》这本书才对芯片制造的各个环节有了相对清楚的了解。
工欲善其事,必先利其器。芯片制造是一个复杂的过程,涉及多个关键步骤和技术。在制作之前必须要有一个完备且功能强大的半导体工厂。工厂的选址、组织人事结构还有一系列的配套工程都需要进行合理的规划和设置。半导体制造不仅仅需要芯片的原材料还需要消耗大量的水和电力。半导体工厂的基本能源是电力,工厂内设置有变电站还具备万无一失的防停电措施。可以想象如果在制造的过程当中瞬间停电将会造成不可挽回的巨大损失。在芯片制造的环节当中不可避免的会产生一些废弃的药液和气体,这些都需要经过妥善的处理才可以排放。
比较有意思的是很多半导体公司的命名都寄托着创业者的无线情怀。以下摘自本书原文:
索尼(SONY)公司,由拉丁语的“音”(SONUS)和“小伙子”(SONNY)来看一看半导体(电子产品)业界的公司命名。佳能公司的前身是精机光学研究所,其创始人吉田五郎信奉观世音菩萨,观组合而成,寓意为“活泼的小伙子”。
夏普(SHARP)公司的创始人早川德次发明了“早川式自动铅笔”,之后改进为“尖芯铅笔”。取“尖芯铅笔”的英语SharpPencil的首词,便命名为SHARP。
芯片制造需要经过前道工程和后道工程。前道工程包括:沉积工艺-光刻工艺-刻蚀工艺-离子注入工艺-化学机械抛光工艺-清洗工艺-晶圆检验工艺。后道工程包括:组装工艺-检验、分拣工艺。在这些工艺环节过程中所使用的有些材料需要的纯度可达11个9(99.999999999%)。这些超高纯度材料代表着人类的先进生产了和技术极限。
此外这本书中还特意提到了劳动者的心声:工厂因人而充满活力。从员工身心健康考虑设置吸烟室到对专业技能的要求如必需的证书。这些细致入微的环节无不体现着人才是最终要的生产力。相对于冷冰冰的机器和设备,人是有这丰富情感和无限潜力的。设身处地的为工厂员工考虑才是最重要的。限于一些原因这里就不展开说了。
集成电路发展了几十年,在半导体制造的进程中我们也曾经领先过,不过现在还处于相对落后的水平,很多先进制程还没有能力自主完成,希望再经过几代人的努力能够成为行业翘楚。这几年可以看到的是国产芯片的崛起,从简单的二三极管到大功率MOSFET、IGBT再到MCU、MPU都有着众多国产半导体的身影。拆解现在的电子产品已经使用了相当比例的国产半导体。当前的大环境对于国产半导体来说是一个千载难逢的发展机遇,希望能够抓住这个机遇实实在在做点事情创造出属于中国自己的辉煌。
最后纪念一下世界第一块集成电路的发明者:杰克·基尔比 Jack Kilby,1923年11月8日-2005年6月20日。
1958年9月12日,美国德克萨斯州达拉斯市德州仪器公司的实验室里,Kilby紧张地将十伏电压接在了输入端,再将一个示波器连在了输出端,接通的一刹那,示波器上出现了频率为1.2兆赫兹,振幅为0.2伏的震荡波形。现代电子工业的第一个用单一材料制成的集成电路诞生了。