cpu發(fā)展史和生產工藝流程(已修改)
2025-05-19 18:05 本頁面
【正文】 CPU 生產工藝流程 作者：肖太梁 學號： 202211103 指導：解鵬 中央處理器（ Central Processing Unit， CPU） 是 電子計算機三大核心部件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。 CPU由運算器、控制器和寄存器及實現它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)的總線構成。差不多所有的 CPU的運作原理可分為四個階段： 解碼（ Decode） 執(zhí)行（ Execute） 提?。?Fetch） 寫回（ Writeback） 沙子 ：硅是地殼內第二豐富的元素，而脫氧后的沙子 (尤其是石英 )最多包含 25％的硅元素，以二氧化硅 (SiO2)的形式存在，這也是半導體制造產業(yè)的基礎 硅熔煉 ： 12英寸 /300毫米晶圓級，下同。通過多步凈化得到可用于半導體制造質量的硅，學名電子級硅 (EGS)，平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜 質原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的，最后得到的就是硅錠 (Ingot)。 單晶硅錠 ：整體基本呈圓柱形，重約 100千克，硅純度 ％。 制造第一階段 __提煉硅錠 (小結） 硅錠切割 ：橫向切割成圓形的單個硅片，也就是我們常說的晶圓 (Wafer)。順便說，這下知道為什么晶圓都是圓形的了吧？ 晶圓 ：切割出的晶圓經過拋光后變得幾乎完美無瑕，表面甚至可以當鏡子。事實上， Intel自己并不生產這種晶圓，而是從第三方半導體企業(yè)那里直接購買成 品，然后利用自己的生產線進一步加工，比如現在主流的 45nm HKMG(高 K金屬柵極 )。值得一提的是， Intel公司創(chuàng)立之初使用的晶圓尺寸只有 2英寸 /50毫米 制造第二階段 _切割晶圓 (小結） 光刻膠 (Photo Resist)：圖中藍色部分就是在晶圓旋轉過程中澆上去的光刻膠液體，類似制作傳統(tǒng)膠片的那種。晶圓旋轉可以讓光刻膠鋪的非常薄、非常平 光刻 ： 光刻膠層隨后透過掩模 (Mask)被曝光在紫外線 (UV)之下，變得可溶，期間發(fā)生的化學反應類似按下機械相機快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預 先設計好的電路圖案，紫外線透過它照在光刻膠層上，就會形成微處理器的每一層電路圖案。一般來說，在晶圓上得到的電路圖案是掩模上圖案的四分之一 光刻 ：由此進入50200納米尺寸的晶體管級別。一塊晶圓上可以切割出數百個處理器，不過從這里開始把視野縮小到其中一個上，展示如何制作晶體管等部 件。晶體管相當于開關，控制著電流的方向?，F在的晶體管已經如此之小，一個針頭上就能放下大約3000萬個 制造第三階段 _光刻過程 (小結） 溶解光刻膠 ：光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉，清除后留下的圖案和掩模上的一致 蝕刻 ：使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分，而剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。 清除光刻膠 ：蝕刻完成后，光刻膠的使命宣告完成，全部清除后就可以看到設計好的電路圖案。 制造第四階段 _光刻膠的使命 (小結） 光刻膠 ：再次澆上光刻膠 (藍色部分 )，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻膠還是用來保護不會離子注入的那部分材料。 離子注入 (Ion Implantation)：在真空系統(tǒng)中，用經過加速的、要摻雜的原子的離子照射 (注入 )固體材料，從而在被注入的區(qū)域形成特殊的注入層，并改變這些區(qū) 域的硅的導電性。經過電場加速后，注入的離子流的速度可以超過 30萬千米每小時。 清除光刻膠 ：離子注入完成后，光刻膠也被清除，而注入區(qū)域 (綠色部分 )也已摻雜，注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經有所不同。 制造第五階段 _離子注入 (小結） 晶體管就緒 ：至此，晶體管已經基本完成
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