芯片是眾多高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基石,芯片技術(shù)是世界主要大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)Z激烈的領(lǐng)域。既然那么重要，那么芯片是如何生產(chǎn)出來(lái)的呢？

      完整芯片生產(chǎn)流程包括：芯片設(shè)計(jì)、晶片制作、封裝制作、成本測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中晶片制作過(guò)程尤為的復(fù)雜。

      一、芯片設(shè)計(jì)

      1、芯片的HDL設(shè)計(jì)

      芯片構(gòu)架的設(shè)計(jì)一般是通過(guò)專(zhuān)門(mén)的硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言HardwareDescriptionLanguages(HDL)來(lái)完成，所謂硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言(HDL)，是一種用來(lái)描述硬件工作過(guò)程的語(yǔ)言?，F(xiàn)在被使用的比較多的有Verilog、VHDL。這些語(yǔ)言寫(xiě)成的代碼能夠用專(zhuān)門(mén)的合成器生成邏輯門(mén)電路的連線表和布局圖，這些都是將來(lái)發(fā)給芯片代工廠的主要生產(chǎn)依據(jù)。

      2、芯片設(shè)計(jì)的debug

      這個(gè)設(shè)計(jì)階段對(duì)于任何芯片生產(chǎn)公司來(lái)說(shuō)都是舉足輕重的一步，因?yàn)槿绻酒O(shè)計(jì)在投片生產(chǎn)出來(lái)以后驗(yàn)證出并不能像設(shè)計(jì)的那樣正常工作，那就不僅意味著重新設(shè)計(jì)。整個(gè)驗(yàn)證工作分為好幾個(gè)過(guò)程，基本功能測(cè)試驗(yàn)證芯片內(nèi)的所有的門(mén)電路能正常工作，工作量模擬測(cè)SY來(lái)證實(shí)門(mén)電路組合能達(dá)到的性能。當(dāng)然，這時(shí)候還沒(méi)有真正物理意義上真正的芯片存在，這些所有的測(cè)試依舊是通過(guò)HDL編成的程序模擬出來(lái)的。

      3、芯片設(shè)計(jì)的分析

      接下來(lái)的驗(yàn)證工作開(kāi)始進(jìn)行分支的并行運(yùn)作，一個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)芯片電路的靜態(tài)時(shí)序分析，保證成品芯片能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的主頻；另外一個(gè)主要由模擬電路工程師組成的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行關(guān)于儲(chǔ)存電路，供電電路的分析修改。和數(shù)字電路的修正工作相比，模擬工程師們的工作要辛苦的多，他們要進(jìn)行大量的復(fù)數(shù)，微分方程計(jì)算和信號(hào)分析，即便是借助計(jì)算機(jī)和專(zhuān)門(mén)的軟件也是一件很頭疼的事情。同樣，這時(shí)候的多有測(cè)試和驗(yàn)證工作都是在模擬的狀態(tài)下進(jìn)行的，Z終，當(dāng)上述所有的工作完成后，一份由綜合軟件生成的用來(lái)投片生產(chǎn)門(mén)電路級(jí)別的連線表和電路圖就完成了。

      4、FPGA驗(yàn)證

      對(duì)于集成一億多個(gè)晶體管超級(jí)復(fù)雜芯片，在整個(gè)使用硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言（HDL）設(shè)計(jì)和模擬測(cè)試的過(guò)程中，要反復(fù)運(yùn)行描述整個(gè)芯片的數(shù)十億條的指令和進(jìn)行真正“海量”的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，因此對(duì)執(zhí)行相關(guān)任務(wù)的的硬件有著近乎變態(tài)的考驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)圖形芯片者不會(huì)立即把這個(gè)方案交付廠家，因?yàn)樗€要接受Z后一個(gè)考驗(yàn)，那就是我們通常所說(shuō)的FPGA(FieldProgrammableGateArray)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行的Z終功能進(jìn)行驗(yàn)證。

      二、芯片制造

      有了設(shè)計(jì)好的“藍(lán)圖”，就可以開(kāi)始芯片生產(chǎn)流程中的制造過(guò)程了。

      1、硅純化制作晶圓

      通過(guò)相關(guān)的工藝將沙子提純，然后經(jīng)過(guò)一系列程序得到硅單質(zhì)，Z后制成純度很高的硅晶棒。硅晶棒是制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料，將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。硅晶圓是芯片生產(chǎn)的基板，通過(guò)機(jī)械的方法將硅錠切割成一片片很薄的硅圓，方便后續(xù)集成電路芯片的刻蝕。

      2、晶圓涂膜

      晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種，

      3、晶圓光刻顯影、蝕刻

      該過(guò)程使用了對(duì)紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì)，即遇紫外光則變軟。通過(guò)控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會(huì)溶解。這是可以用上diyi份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

      4、攙加雜質(zhì)

      該過(guò)程是將晶圓中植入離子，生成相應(yīng)的P、N類(lèi)半導(dǎo)體。

      具體工藝是是從硅片上暴露的區(qū)域開(kāi)始，放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式，使每個(gè)晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單的芯片可以只用一層，但復(fù)雜的芯片通常有很多層，這時(shí)候?qū)⑦@yi流程不斷的重復(fù)，不同層可通過(guò)開(kāi)啟窗口聯(lián)接起來(lái)。這一點(diǎn)類(lèi)似所層PCB板的制作制作原理。更為復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層，這時(shí)候通過(guò)重復(fù)光刻以及上面流程來(lái)實(shí)現(xiàn)，形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu)。

      5、晶圓測(cè)試

      經(jīng)過(guò)上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒。通過(guò)針測(cè)的方式對(duì)每個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。一般每個(gè)芯片的擁有的晶粒數(shù)量是龐大的，組織一次針測(cè)試模式是非常復(fù)雜的過(guò)程，這要求了在生產(chǎn)的時(shí)候盡量是同等芯片規(guī)格構(gòu)造的型號(hào)的大批量的生產(chǎn)。數(shù)量越大相對(duì)成本就會(huì)越低，這也是為什么主流芯片器件造價(jià)低的一個(gè)因素。

      6、芯片封裝

      將制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶(hù)的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形式等外圍因素來(lái)決定的。

      7、測(cè)試、包裝

      經(jīng)過(guò)上述工藝流程以后，芯片制作就已經(jīng)全部完成了，這一步驟是將芯片進(jìn)行測(cè)試、剔除不良品，以及包裝。

      三、芯片功能驗(yàn)證

      完成上面所有流程后，芯片就已經(jīng)制造完成，芯片生產(chǎn)流程接下來(lái)就是芯片的功能驗(yàn)證。通常需要將芯片貼到PCB上，逐步驗(yàn)證每一個(gè)功能是否正常。