点沙成金:英特尔芯片制造全过程揭密

我们身处的世界正以前所未有的速度产生数据,远远超越了我们对这些数据的分析和理解能力。对这些海量数据的传输、存储和计算,需要难以想象的处理能力。

从高速运算设备到AI应用的极速发展,英特尔制造的芯片几乎成了万物的核心。在全球每一家英特尔芯片制造厂,创新者们都在突破科学的极限,以近乎为原子重新排序的方法创造突破性技术。正是这些强大的芯片制造工厂,赋予了英特尔芯片无限的潜力。

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晶体管堪称所有现代电子产品的核心。它是一个比头发丝细微10,000倍的微型开关,控制着电子在电路中的流动。要制造一个处理器,就需要将数十亿个晶体管封装到大小不超过一个指甲盖的面积内。英特尔的每一代新处理器几乎都将晶体管密度提高了一倍。这是人类最复杂的壮举之一,也是一项了不起的成就。

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在整个加工过程的开始,我们会将富含硅的沙砾熔化并冷却形成固体,然后将其切割成晶圆。纯净的晶圆进入英特尔工厂后,就开始了其复杂而漫长的加工旅程。这些晶圆将被装载到前开式晶圆传送盒(Foup)中,并沿着一条数百英里长的轨道输送到一个个加工环节中去。与此同时,整个工厂精密而有条不紊地将各个晶圆组装成处理器。

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晶片需要经历一系列重要步骤,如光刻、离子注入和蚀刻,为关键的晶体管形成过程做好准备。英特尔生产了行业首个名为FinFET三维晶体管。要制造FinFET首先需要建造一个鳍状的通道。

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英特尔设计出多项创新技术来克服持续扩大集成电路规模的主要障碍。其中一项创新是一种称为“gate last”(后栅极法)的突破性制造方法,它采用先建造临时栅极再将其移除的方法来精确放置介电质材料和金属栅极。这样能够让栅极包裹鳍片,用以控制通过通道的电子流。

另一项发明则是将晶体管接触层移动到有源栅极的正上方。要实现这一点,需要让栅极材料凹陷并填充绝缘介电材料以防止发生短路。

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接下来对栅极附近的电介质进行蚀刻、填充金属、凹陷加工并加顶以实现允许高密度接触层几何图形的全新自对准工艺,然后选择性地对介电材料进行蚀刻,仅暴露所需部分,以连接到第一条金属线。这一工艺是通过创新的通孔蚀刻和沉积方案完成的,可实现“有源栅极上接触”。最后,添加数十层金属互连线来完成电路。

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经过一千多道复杂的工序后,最终就可以准备晶圆的切粒封装。不断创新的处理器封装方式已经成为先进计算架构的关键特性。2D和3D封装技术支持新的封装规格,并进一步提升了性能和能效。最终产品测试可确保每个芯片都能超越我们的性能和质量标准。

英特尔具备一体化设计和制造能力。除了为每一代新处理器带来更高性能和更多功能外,还推动了改变我们生活方式的各种技术创新,对现代生活的方方面面产生深远的影响。

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英特尔持续为全球科技提供运算能力。与此同时,正是你们赋予了英特尔的前进动力。你们是创造者、梦想者、实践者。你们与英特尔一起见证着这个世界变得更智能、更快捷、联系更紧密。

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