바위가 스마트 폰 CPU가되는 방법

스페인에서 대만까지의 글로벌 실리콘 칩 생산 체인 맵으로 다양한 제조 위치를 표시합니다.

삽화 : 광학 실험실

원한다면 전자 제품의 진정한 규모의 전자 제품을 이해하고 스마트 폰을 더 이상 보지 마십시오. 겸손한 바위로 시작한 프로세서는 장치에 들어가는 길을 찾았을 때 아마도 당신보다 더 많은 세상을 보았을 것입니다. 그 과정에서 그것은 지구상에서 가장 기술적으로 정교하고 밀접하게 보호 된 프로세스를 거쳤습니다. 우리가 그 놀라운 30,000 킬로미터의 타기를 되찾아 오십시오.

1. 쿼츠

석영 크리스탈 삽입물이있는 산 단면.

스마트 폰 프로세서는 스페인 북서쪽 코너, 산티아고 데 콤포 스텔라시 근처의 석영 광산 인 미나 세라발 (Mina Serrabal)에서 여행을 시작했습니다. 쿼츠, 또는보다 기술적으로 이산화 실리카 또는 실리카는 모래의 주요 성분입니다. 그러나 Serrabal에서는 스마트 폰 폭의 두 배의 거대한 조각으로 올 수 있습니다. 광산 운영자 Ferroglobe는 자동화 된 시스템을 실행하여 실리카를 크기별로 정렬합니다. 조각을 씻고 처리 한 후, 큰 사람들은 여행의 다음 단계를 위해 대서양 연안으로 향합니다.

2. 실리콘 금속

$실리콘 생산 : 석영, 유기 물질은 아크로에서 액체로 가열 된 유기 물질, 2000 \ u00b0c.$

트럭으로 한 시간 후, 석영 미니 볼더는 코루 냐 해안 지방에있는 페로 글로브의 125,000 평방 미터 공장 인 사 양에 도착합니다. 여기서 석영은 탈수 된 목재 칩과 혼합되어 1990 년대 에이 식물에서 발명 된 거대한 전극을 사용하는 전기 아크 용광로 트리오에서 1,500 ~ 2,000 ° C로 가열됩니다. 용광로 내부에서는 산소를 실리카에서 찢어 내고 목재의 탄소에 붙이는 반응이 발생합니다. 결과는 실리콘 금속과 일산화탄소입니다.

3. 정제 된 폴리 실리콘

$SIHCL3 및 H2 흐름을 갖는 1150 \ U00B0C에서 실리콘 증착 공정 다이어그램.$

결과 실리콘 금속은 약 98 % 순수하며 충분하지 않습니다. 마이크로 프로세서가 되려면 최소 99.999999 % 순수해야하며, 이는 매우 강력한 화학이 필요합니다. 그래서 독일 부르 가우 센 (Burghausen)에있는 Wacker Chemie에게 벗어났습니다. 여기서 금속은 Siemens 과정을 겪습니다. 그것은 염산으로 목욕되어 수소 가스와 트리클로로 실란이라는 액체를 형성하기 위해 반응합니다. 불순물은 액체에있을 것이며, 이는 순수한 트리클로로 실란을 원치 않는 것과 분리하는 다단계 증류 공정을 통과합니다. 필요한 순도에 도달하면 반응이 역전된다 : 1,150 ℃에서, 트리클로로 실란은 수소와 반응하여 다수의 실리콘을 폴리 실리콘이라고 부를 수 있으며, 결과적인 hydrochloric acid 가스가 빨려 들어간다. 폴리 실리콘은 가열 요소 주위에 두꺼운 막대를 형성합니다. 반응 챔버에서 냉각되고 제거되면, 폴리 실리콘은 배송을 위해 분쇄됩니다.

4. 실리콘 웨이퍼

$1,425 \ u00b0c에서 용융 폴리 실리콘으로부터 실리콘 잉곳 성장의 다이어그램.$

초소형 실리콘은 다른 방향에서 많은 결정으로 구성됩니다. 그러나 마이크로 프로세서는 단결정으로 만들어야합니다. 따라서이 자료는 텍사스 주 셔먼으로 이동할 수 있으며, 그곳에서 Globalwafers는 최근 35 억 달러 규모의 실리콘-웨이퍼 공장을 열었습니다. 여기서 Polysilicon은 Czochralski (CZ) 방법을 통과합니다. 고급 쿼츠 도가니에서, 폴리 실리콘은 약 1,425 ° C로 가열되어 녹아 내린다. 그런 다음 정확한 결정 방향을 갖는 종자 결정을 용융물에 담그고 천천히 위로 끌어 당겨 회전합니다. 모든 것을하십시오 정확히 오른쪽, 당신은 300 밀리미터, 높이가 몇 미터 인 순수한 결정질 실리콘의 잉곳을 끌어 올릴 것입니다. 그런 다음 전문화 된 톱은 반도체 순도 의이 기둥을 1 밀리미터 미만의 웨이퍼로 자릅니다. 웨이퍼는 웨이퍼 팹으로 향하기 전에 청소, 연마 및 때로는 추가 가공됩니다.

5. 가공 된 웨이퍼

텍스처 및 레이어링 프로세스를 강조 표시하여 층이 상세하게 쌓인 실리콘 웨이퍼.

이제 TSMC의 Fab 18 이이 웨이퍼를 최신 스마트 폰 프로세서로 바꿀 것입니다. 각각 3 억 달러 이상의 비용이들 수있는 EUV 리소그래피 시스템을 포함하여 지구상에서 가장 복잡하고 비싼 장비를 포함하는 매우 복잡한 과정입니다. Fab 18에서, 각 웨이퍼는 수개월의 정교한 정밀한 고문을 통해 프로세서를 구성하는 트랜지스터 및 배선을 생산할 것입니다. 극단적 인 자외선 방사선은 패턴을 인쇄하고, 뜨거운 이온이 표면에 램을 찢고, 정밀 화학 반응은 한 번에 하나의 원자 층을 만들고, 산은 나노 미터 스케일 구조를 제거하고, 금속은 전기 화학적으로 플레이트 부분을 세우고 다른 부분에서는 닦을 것입니다. 결과 : 동일한 프로세서로 가득 찬 웨이퍼.

6. 포장 된 칩

칩 웨이퍼 레이어의 비주얼, 라벨이 붙은 단일 칩을 강조 "A11".

이 프로세서가 놀랍게도이 형식으로 사용할 수 없습니다. 그들은 먼저 포장되어야합니다. 실리콘의 경우 말레이시아 페낭에있는 ASE의 시설에서 일어날 것입니다. 패키지는 칩에 기계적 보호, 열이 제거되는 방법 및 칩의 마이크로 미터 스케일 부품을 회로 보드의 밀리미터 규모 부분에 연결하는 방법을 제공합니다. 이를 위해 웨이퍼는 먼저 칩에 깍둑 썰기됩니다. 그런 다음 수십 마이크로 미터에 불과한 작은 솔더 공이 칩에 부착됩니다. 솔더 범프는 패키지의 해당 부분에 정렬되고 두 부분이 함께 녹습니다. 여러 개의 실리콘이 동일한 패키지 내에 통합되는 것이 더 일반적이되고 있으며, 서로 꼭대기에 쌓거나 서로 옆에 배치됩니다. 프로세스에 대한 다른 단계가 따르고 포장 된 부분은 이제 다음 단계를 위해 준비되었습니다.