сряда, август 5, 2020
Banner Top

Да започнем с това – какво е чип. Според wikipedia:

Чип или микрочип е кристална пластинка, която се изработва от полупроводников материал. Върху нея или в обема ѝ се създават електрони елементи (елементи на интегралните схеми и изводи) по специални технологии. Най-често чиповете се изработват от силициев монокристал, на който дадени области се легират с химически елементи от по-висока или ниска валентност и така се създават P и N проводимостиИзолацията между легираните области обикновено става с SiO2 и така се получават функционални елементи (примерно транзистори). Оформянето на различните елементи става по литографски начин, най-често с шаблони.

От гледна точка на приложенията, чип или микрочип е съвкупност от взаимно свързани по подходящ начин микроминиатюризирани електронни схеми, произведена върху единично парченце от полупроводников материал. В много от случаите чиповете са „цифрови“ и изпълняват логически функции и операции с двоични числа. Има и чисто „аналогови“ чипове (напр. усилватели), както и чипове, работещи в смесен режим, тоест изпълняващи и цифрови, и аналогови функции (напр. цифрово-аналогови преобразуватели).

За тези, които няма да имат търпение да изчетат до края – тук е мястото да кажем, че “условно” колкото по-голяма е плътността на транзисторите в чипа (повече транзистори на единица площ), толкова той е по-бърз и енергийно ефективен. За да бъде постигнато това – е нужен по-прецизен процес на изработка, и за това иде реч в поста – с намаляване на въпросните нанометри – технологията е по-презицна

Сега с търпеливите на спокойствие да се върнем към основите. Какво й се случва на силиконовата пластина, за да стане на чип.

Изработването на интегрална схема (ИС) изисква различни физични и химични процеси, извършвани върху полупроводникова (например, силиконова) подложка. За свързване и изолиране на транзисторите и техните компоненти се използват филми от проводници (като полисилиций, алуминий и отскоро мед) и изолатори (различни форми на силициев диоксид, силициев нитрид и други). Селективното допиране на различни области на силиций позволява промяната на проводимостта на силиция при прилагане на напрежение. Чрез създаването на структури на тези различни компоненти могат да се изграждат и свързват милиони транзистори, които образуват сложната схема на съвременното микроелектронно устройство. Основно за всички тези процеси е литография, т.е. образуването на триизмерни релефни изображения.

Думата литография идва от гръцкия lithos което означава камъни, и graphia , което означава да пиша. Това означава буквално писане върху камъни. В случая на полупроводниковата литография (наричана още фотолитография) нашите камъни са силициеви пластини, а нашите модели са написани с чувствителен към светлина полимер, наречен фоторезист.

Най-общо казано – имаме силициева подложна, маска с шаблон (какво ще се отпечатва) и фоточувствителен филм. Още малко за фотолитографията от wikipedia:

Фотолитографията – е метод за получаване на рисунък върху тънък слой от материал, която се използва широко в микроелектрониката и в полиграфията. Наричан е още „оптична литография“ и по същество представлява получаване на изображение върху повърхност посредством експонация на фоточувствителен материал през шаблон (маска). Това е един от основните процеси в планарната технология, която е в основата на производството на интегрални схеми.

За получаване на рисунък се използва светлина с определена дължина на вълнатаМинималният възможен размер на детайлите от рисунъка е равен на половината от дължината на вълната и се определя от наличието на дифракционни ефекти).

Фоторезист – специален фотографски материал, който изменя физико-химическите си свойства при облъчване със светлина.

Фотошаблон или Фотомаска – пластина, прозрачна за използваната светлина, с рисунък, направен с непрозрачен за излъчването оцветител.

Процесът фотолитография протича по следния начин:

  • На подложката (в микроелектрониката това най-често е силиций) се нанася тънък слой от материала, в който трябва да се формира рисунък. Върху него се нанася фоторезист.
  • Прави се експониране през фотошаблона (по контактен или прожекционен метод).Експонираните участъци на фоторезиста изменят своята разтворимост и може да се отстранят по химически начин (процес проявяване). Освободените от фоторезиста участъци се подлагат на следваща обработка (ецване), при която останалият неекспониран фоторезист служи като маска.
  • В заключение се отстраняват остатъците от фоторезист.

До тук всичко е ясно, обаче – какво общо имат нанометрите. Те имат общо с дължината на вълната, с която се осветява фоточувствителния материал, и колкото дължината на вълната е по-малка, толкова и процесът е по-прецизен. Съответно можем да постигнем по-висока плътност на чипа – повече транзистори на единица площ, а това означва – да е по-бърз и по енергийно ефективен.

След като с технически непросветените, като мен разбулихме тайната … дали да не погледнем – акакво са бъдещите планове на производителите на чипове.

Очевидно се планира движение надолу, като по 5 nm процес вече се работи.

Тайванският производител TSMC дори планира преминаване към 3-нанометров процес през 2021-2022 г., като вече включва в плановете си и следващия 2-нанометров такъв:

Интересно ми беше да прочета и за Закона на Мур:

Законите на Мур са емпирични закони, свързани с непрекъснатото усъвършенстване на производството на интегрални схеми. Първият е формулиран от Гордън Мур, съосновател на Интел, а другите също са наричани от своите създатели „закони на Мур“, но се отнасят също до експоненциалния ръст на други величини и това е общото им с първия. Законите на Мур се отнасят до технологията на микроелектрониката и по-точно до развитието на изчислителната мощ на микропроцесорите и уплътнението на интегралните схеми.

Първи закон на Мур
През 1965 година, шест години след изобретяването на интегралните схеми, в едно свое изказване[1] Гордън Мур изказва предположението, че може да се предположи как ще се увеличава плътността на транзисторите върху чиповете, а оттам – и изчислителната мощ на процесорите. Основание за това му дава емпиричното наблюдение, че разработването на нови модели процесори отнемало 18 – 24 месеца, а всеки следващ модел имал около два пъти по-голяма производителност (изчислителна мощ). Според него броят транзистори на новите модели микропроцесори ще нараства приблизително два пъти на всеки 18 – 24 месеца.

Е, счита се, че сега – с напредване на технологиите – този закон – ще остане в историята.

5 Comments

Leave a Comment

Категории

Social

How to…

Видеа

Избрано

Умен дом