这里简单介绍一下,首先要把沙子变成单晶硅,沙子的本质是二氧化硅,在2000℃高温时,二氧化硅和碳发生置换反应产生粗硅。当粗硅提纯到一定纯度时,就会变成多晶硅,再把多晶硅放入石英坩埚,用电流加热器把硅加热成液态,加入磷、硼、砷等元素以改变导电性,然后安置籽晶,让晶体不断生长成单晶硅,就能冶炼出高纯度的硅锭,这方法叫做单晶直拉法。那么硅锭到底有多纯呢?相当于10万吨的单晶硅,只能含有1克杂质。晶圆呢?就是从硅锭中研磨和切割出来的。每片晶圆的厚度大概在0.51.5毫米左右。
从硅锭切割出来的晶圆相当于是地基,要想在上面造出晶体管,需要光刻技术。把设计好的电路结构,转印到晶圆上,再进行蚀刻、离子注入、电镀和抛光等操作,才能进行切片,即把圆形的晶圆切割成方形的芯片。
那么一块晶圆能生产多少个芯片呢?
二十一世纪,晶圆有8英寸、12英寸还有18英寸等等。
晶圆尺寸越大,芯片的制程就越小,而目前14nm或以下制程的芯片,其实都是用12英寸的晶圆制造的,因此12英寸晶圆的出货面积高达65%。那么我们就来计算一下一块12英寸晶圆能够生产多少个芯片。
12英寸晶圆的表面积大约是70659平方毫米,而麒麟9905g的芯片面积是113.31平方毫米,那么是不是做除法就能得出结果呢?当然不是啦,因为晶圆是圆的而芯片是方的,在圆形的晶圆上切割方形芯片会产生一些边角料,所以用晶圆表面积除以芯片表面积计算是不对的,正确的公式应该是用晶圆面积除以芯片面积再减去晶圆周长除以2倍的芯片面积的开方数。
而12英寸晶圆的直径是300毫米,把它代入公式可以算出约为640块芯片。
但是呢?但这个过程还要考虑良率等问题,也就是会有残次品存在,所以实际能生产的芯片只有500块左右。
张凯制造的圆晶是18英寸,预计生产出来的芯片为大概是在640块左右,但考虑到良品率等问题,实际能生产的芯片大约在500600块左右。???..
张凯画出了圆晶的生产线图纸,张凯拿着图纸找到了聂帅,聂帅表示支持张凯的一切想法,并且把超级计算机的事情告诉了张凯。
让张凯放开手去操作,只要是科研上面的需求,组织上会调配一切资源,支援张凯。
聂帅并且给了张凯一份手令,张凯可以凭借这份手令,调配北京城所有工厂。
张凯谢过聂帅,谢过组织,想来哦拿着手令找到轧钢厂,找到杨厂长,把圆晶生产线的图纸交给他,让杨厂长尽快制造出圆晶生产线。
杨厂长看到张凯的手令,看着上面有聂帅的签名,杨厂长表示一切听从组织安排。
杨厂长立马开展了生产任务,张凯拿着图纸,加入到了生产中,经过二十天的奋战,第一条圆晶生产线全部生产完。
张凯把生产线运到了电子厂,开始了试产,看着从线上下来的圆晶,张凯拿着圆晶回到实验室。
利用光刻机开始了试产芯片。
张凯对圆晶上的芯片进行了测试,成品率达到了百分之六十。
张凯接下来的任务就是,制造一台超级计算机。