半導(dǎo)體制造技術(shù)半導(dǎo)體天地

1、文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持半導(dǎo)體制造技術(shù)-半導(dǎo)體天地半導(dǎo)體論壇1 .擴(kuò)散工藝的性能指標(biāo)有哪些啊主要是方塊電阻和結(jié)深，這兩個(gè)指標(biāo)達(dá)到了，其他的方面也就滿(mǎn)足要求了多晶硅的方塊電阻和結(jié)深對(duì)于生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，主要監(jiān)控片內(nèi)和片間的均勻性和方塊大小，結(jié)深測(cè)試是破壞性的僅有在開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行驗(yàn)證正常只要方阻和片內(nèi)及片間的均與性，測(cè)試結(jié)深一般需要破壞圓片的，正常是在試驗(yàn)期做，批量生產(chǎn)時(shí)也可以利用陪片來(lái)測(cè)量。片子的均勻性是指電阻分布的均勻性， RS 測(cè)量包括49 個(gè)點(diǎn)及 9 點(diǎn)的測(cè)量類(lèi)型， 均勻性就是這49 個(gè)點(diǎn)或 9 點(diǎn)的電阻的均方差3 .為什么注入的深，方塊電阻?。孔⑷氩藛蝺H能量

2、不一樣。誰(shuí)來(lái)說(shuō)說(shuō)？ 一直沒(méi)明白。是因?yàn)樽⑷氲臏\點(diǎn)的話，退火時(shí)外擴(kuò)散，劑量損失？載流子濃度越大，電阻低。可以想象成導(dǎo)線直徑越大，電阻越小就是注入越深PN 結(jié)就越窄以前在書(shū)上有看到過(guò)關(guān)于注入時(shí)濃度最高的地方不是在最上和最底下是在靠中間的位置，這樣分析的話可能深度越深的話高的濃度越易產(chǎn)生吧，不敢肯定是這樣有問(wèn)題大家指正哈！注入相同劑量,注入能量越大,激活后縱向分布越寬廣,區(qū)域濃度變淡,相應(yīng)的遷移率變大綜合下來(lái)電阻變小.RS=P(resisitivity)/t(thickness) 深度增加， RS 減小注入相同劑量,注入能量越大,激活后縱向分布越寬廣,區(qū)域濃度變淡,相應(yīng)的遷移率變大,綜合下來(lái)電阻變小

3、.例舉一下吧，你擴(kuò)散的越深，載流子越多，導(dǎo)電性越強(qiáng)，電阻自然會(huì)變小了4 . AP 和 LP 爐管的區(qū)別AP表示常壓process,LP表示低壓下processAP有reactive tube通常gas由上至 下流下由控壓至exhaustLP gas由下往上流 怒由pump抽真空作 process.AP 制程是靠晶片本身氧化作用LP制程是GAS反映depo在晶片上.APCVD 是常壓 CVD, 好像沒(méi)有爐管可以做APCVD 的， LPCVD 是低壓CVD, 一 般 process 時(shí) 壓 力 達(dá) 到 200mmtor， 水平或垂直爐管都可以實(shí)現(xiàn)，有PUMP抽氣,APC實(shí)現(xiàn)壓力的控制 AP 管 主

4、 要 是 thermal 和 氧 化 SI SUBSTRACE 長(zhǎng) OX 而 LP 管主要是通過(guò)反應(yīng)在SI 上面長(zhǎng) film5 .氧化層厚度如何控制好?我覺(jué)得只能是試驗(yàn)的問(wèn)題了,多試幾次 ,保證重復(fù)性.爐管溫度是能穩(wěn)定得很好的,氣流流量自然也能控制得比較好.每次氧化這兩個(gè)量都能比較好的重復(fù).推進(jìn)和拉出的時(shí)間也要每次一致.所能做的就是降低氧化速度,這樣的話控制起來(lái)會(huì)更容易一點(diǎn),不過(guò)就增加了時(shí)間 ,高溫過(guò)程時(shí)間變長(zhǎng)是很不利的.所以就中和考慮一下,在能容忍的時(shí)間范圍內(nèi)盡量降低氧化速度.個(gè)人意見(jiàn),不知道對(duì)不對(duì),6 .另外還有個(gè)問(wèn)題,在摻雜的硅片上為什么摻B 氧化層厚度與Rs 成反比,而摻 P 的成反比

5、!分凝系數(shù)不一樣,B 趨向于向氧化層混合,而P 趨向于遠(yuǎn)離氧化層,至于為什么分凝系數(shù)不一樣,就從材料內(nèi)部Si 和二氧化硅的晶格結(jié)構(gòu)上解釋簡(jiǎn)單說(shuō):就是長(zhǎng)氧化層后,B 有一部分會(huì)向氧化層中擴(kuò)散，而P向背向氧化層擴(kuò)散sio2會(huì)排磷吸硼因磷和硼分子大小不同，穿透 oxide的能力不同，亦即主要穿透方式不同(Pmotion by vacancy ; B motion by interstitialcy)對(duì)呀 ,硼的分凝系數(shù)(雜質(zhì)在硅中的平恒濃度/雜質(zhì)在二氧化硅中的平恒濃度)m1.不過(guò)真的有正反比的關(guān)系嗎7 .求教 :二氧化硅問(wèn)題（隔離機(jī)制） 我看到一篇關(guān)于二氧化硅的材料:1,若雜質(zhì)比硅更可溶于氧化物,則

6、雜質(zhì)氧化過(guò)程中會(huì)遷移到氧化物中,如硼 .相反 ,雜質(zhì)更易溶于硅,氧化界面會(huì)把雜質(zhì)推移到硅中.如磷.在硅 二氧化硅界面會(huì)有較高濃度.也就是所謂的隔離機(jī)制（親硼排磷）吧 .2,雜質(zhì) （硼 ,磷 ,砷等）在氧化層中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)小于在硅中的擴(kuò)散系數(shù)，因此氧化層具有阻擋雜質(zhì)向半導(dǎo)體中擴(kuò)散的能力 .請(qǐng)問(wèn)這兩者有矛盾嗎?沒(méi)矛盾啊,隔離主要發(fā)生在interface,而后面的擴(kuò)散是指在si或者sio2內(nèi)的.是呀,我問(wèn)過(guò)公司前輩了.阻擋層主要是注入時(shí)的屏蔽作用.擴(kuò)散隔離機(jī)制是在si或者sio2內(nèi)時(shí)，才考慮分凝系數(shù)的.在 Si 和 SiO2 界面， B 會(huì)向 SiO2 和Si 兩個(gè)方向擴(kuò)散，但B 在 SiO2 中的

7、擴(kuò)散系數(shù)、固溶度比P 等其他元素大，所以這種分凝系數(shù)就大，在考慮濃度時(shí)就要考慮B在SiO2中擴(kuò)散的那一部分，相對(duì)沒(méi)有氧化層的濃度低很多。而 P 在界面處也會(huì)向Si 和 SiO2 兩個(gè)方向擴(kuò)散，但P在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)、固溶度都比B 小，分凝系數(shù)就小，相對(duì)在 Si 中就多，就得到高濃度。我覺(jué)得是兩鐘概念的混淆。1、溶解度2、擴(kuò)散系數(shù)。B 在 SiO2 中的溶解度高 并不表示擴(kuò)散系數(shù)高。在 Si 和 SiO2 界面， B 會(huì)向 SiO2 和Si 兩個(gè)方向擴(kuò)散，但B 在 SiO2 中的擴(kuò)散系數(shù)、固溶度比P 等其他元素大，所以這種分凝系數(shù)就大，在考慮濃度時(shí)就要考慮B在SiO2中擴(kuò)散的那一部分，相對(duì)沒(méi)

8、有氧化層的濃度低很多。半導(dǎo)體,芯片 , 集成電路, 設(shè)計(jì), 版圖 , 晶圓, 制造,工藝支 工 藝 ,制 程 ,封 裝 ,測(cè)試 ,wafer,chip,ic,design,eda,fabrication,pro cess,layout,package,test,FA,RA,QA,photo, etch,implant,diffustion,lithography,fab,fabl essf%M!D6B" V6f4'而 P 在界面處也會(huì)向Si 和 SiO2 兩個(gè)方向擴(kuò)散，但P在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)、固溶度都比B 小，分凝系數(shù)就小，相對(duì)在 Si 中就多，就得到高濃度。8 .大家是

9、如何監(jiān)控氧化爐管的片間均勻性和片內(nèi)均勻性的？我們的干氧和濕氧都是LOAD ，CENTER， SOURCE 各取一片測(cè)中心點(diǎn)來(lái)監(jiān)控厚度的，RANGE 就是所測(cè)點(diǎn)最大值減去最小值。但是如果爐管的溫度不均勻，那么這種監(jiān)控方式就會(huì)把一些異常疏漏過(guò)去了。請(qǐng)問(wèn)各位DIFF 的達(dá)人是怎么做監(jiān)控的，謝謝賜教！另外請(qǐng)問(wèn)各位有沒(méi)有對(duì)爐管的各個(gè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行校準(zhǔn)？使用什么辦法來(lái)確定爐管各個(gè)點(diǎn)的溫度是正常的？其實(shí) 不論是否在爐管的load 和source端放上石音 buffer, 或是在 test run 的時(shí)候在三端放上C/W 去 monitor 厚度 ,其前提都是爐管的SPIKE 和 PROFILE控溫要正常; 所

10、以 , 先要確定T/C 是在正常工作的, 然后通過(guò)profile 程式進(jìn)行溫度校正. 如果 T/C 正常 , 做 profile 校正8文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持結(jié)果也正常,那我這邊的建議是可以看看LOAD 的位置是不是可調(diào).樓上說(shuō)的對(duì)9 .氧化膜質(zhì)量評(píng)價(jià)二氧化硅主要參數(shù)：密度；折射率；電阻率；介電強(qiáng)度；介電參數(shù)；缺陷密度；厚度；厚度均勻性主要還看你們做的東西主要都需要啥，有側(cè)重點(diǎn)SiO2 的質(zhì)量檢查主要關(guān)注以下幾點(diǎn)：1、 C-V 測(cè)試監(jiān)控可動(dòng)電荷2、 SPV 測(cè)試監(jiān)控少子壽命3、 GOI 測(cè)試監(jiān)控氧化層擊穿情況以上幾點(diǎn)如

11、果都OK 的話，那長(zhǎng)出來(lái)的氧化層絕對(duì)OK ，特別是最后一項(xiàng)10 .有關(guān) AMAT 的 Centura和 endura 設(shè)備home robot問(wèn)題Home 過(guò)程：向后縮，直到撞到Hard stop再向前伸200Steps旋轉(zhuǎn),直到Lower driver 找到 HOME占 w、driver(extension driver)旋轉(zhuǎn)，直至 U找到 HOME 點(diǎn) ,這個(gè)過(guò)程中只有Upperdriver 動(dòng) ,Lower driver 不動(dòng)個(gè) Driver 都找到 HOME 點(diǎn) ,ROBOT自然就到HOME 點(diǎn)了11 .弱弱的請(qǐng)教個(gè)問(wèn)題：什么是閉管擴(kuò)散，什么是開(kāi)管擴(kuò)散，它們有什么區(qū)別？ 爐內(nèi)抽成真空的

12、是閉管，像LPCVD, 一般的都是開(kāi)管呵呵閉管擴(kuò)散就是wafer 進(jìn)入到爐管以后是一個(gè)完全封閉的狀態(tài)或是真空狀態(tài)，或是惰性氣體填充狀態(tài)，狀態(tài)達(dá)到以后不再與外界有聯(lián)系的一種擴(kuò)散方式開(kāi)管就不用說(shuō)了吧？主要是爐管尾端密封的措施不同，半導(dǎo)體爐管一般是閉管擴(kuò)散，太陽(yáng)能一般要求沒(méi)有這么嚴(yán)格，你看后面shutter上和quarts密封的有沒(méi)有oring就能分辨出來(lái)20文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除12 .美國(guó)應(yīng)用材料宣布投產(chǎn)新型RTP“Vulcan。”這款裝置主要面向28nm以后的工藝，采用從晶圓背面進(jìn)行加熱的方式，提高了加熱時(shí)的溫度均勻性。隨著微細(xì)化的發(fā)展，晶體管對(duì)工藝溫度依賴(lài)性越來(lái)越高。也就是說(shuō)，

13、RTP的溫度不均會(huì)直接導(dǎo)致晶體管的性能不 均。為了解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)用材料開(kāi)發(fā)28nm 以后工藝的新型RTP 裝置。原來(lái)的裝置從晶圓表面照射用于加 熱的燈光，而此次的裝置則改為從背面照射。由此，可以抑制因晶圓表面的圖案形狀等而產(chǎn)生的溫度不均。另外，還配備了可在室溫到1300的范圍內(nèi)，通過(guò)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)溫度控制的機(jī)構(gòu)。據(jù)應(yīng)用材料介紹，此次的RTP 裝置在通過(guò)蜂窩燈陣列以200 度 /秒的速度對(duì)晶圓進(jìn)行加熱時(shí)，可將芯片內(nèi)的溫度均勻性控制在3以?xún)?nèi)。另外， 從晶圓表面進(jìn)行加熱的傳統(tǒng)方式，在改變芯片制造種類(lèi)時(shí)，需要根據(jù)芯片對(duì)RTP 的工藝處方進(jìn)行改變和優(yōu)化，而此次的方式則省去了這個(gè)步驟?？梢哉f(shuō)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在制

14、 造品種繁多的硅代工等領(lǐng)域尤其有用。13 .絕頂高手來(lái)幫忙AMAT 30mmRF power apex 3013詭異問(wèn)題各位老大，巨俠，我們的機(jī)臺(tái)是300mm Applied Materials Producer CVD system* 今天 使用 中2個(gè) 的 RF power AE APEX 3013 報(bào)警 powerlimit！ 換上 3 個(gè)備機(jī)才好詭異問(wèn)題來(lái)了，但是換下的兩個(gè)在其他機(jī)臺(tái)上面正常工作，因?yàn)檫@個(gè)power 基本上是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)最復(fù)雜的 RF 系統(tǒng)而且是使用無(wú)比復(fù)雜的 switched match 來(lái)匹配的。我接入50 Q dummy load!試，輸出無(wú)比詭異！ ！ power

15、 limit ，反射功率為0 ？！ ！這是什么現(xiàn)象？到底什么壞了？RFpower ？ 還是 chamber ？請(qǐng)各位終極高手出手點(diǎn)播下。小弟狂謝！還有， 這個(gè)該死的match 在哪里呀？amkst 發(fā)表于 2016-1-3 12:19:291 你有試過(guò)較小功率也會(huì)報(bào)警嗎？2 power supply 和 rf match 之間連接好嗎？amkst 發(fā)表于 2016-1-3 12:25:241 有沒(méi)有試過(guò)較小功率宣布投產(chǎn)新型RTP裝置“Vulcan?！边@款裝置主要面 向28nm以后的工藝，采用從晶圓背面進(jìn) 行加熱的方式，提高了加熱時(shí)的溫度均 勻性。隨著微細(xì)化的發(fā)展，晶體管對(duì)工藝溫度依賴(lài)性越來(lái)越高

16、。也就是說(shuō)，RTP的溫度不均會(huì)直接導(dǎo)致晶體管的性能不 均。為了解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)用材料開(kāi)發(fā)28nm 以后工藝的新型RTP 裝置。原來(lái)的裝置從晶圓表面照射用于加熱的燈光，而此次的裝置則改為從背面照射。由此，可以抑制因晶圓表面的圖案形狀等而產(chǎn)生的溫度不均。另外，還配備了可在室溫到1300的范圍內(nèi)，通過(guò)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)溫度控制的機(jī)構(gòu)。據(jù)應(yīng)用材料介紹，此次的RTP 裝置在通過(guò)蜂窩燈陣列以200 度 /秒的速度對(duì)晶圓進(jìn)行加熱時(shí)，可將芯片內(nèi)的溫度均勻性控制在3以?xún)?nèi)。另外，從晶圓表 面進(jìn)行加熱的傳統(tǒng)方式，在改變芯片制造種類(lèi)時(shí)，需要根據(jù)芯片對(duì)RTP 的工藝處方進(jìn)行改變和優(yōu)化，而此次的方式則省去了這個(gè)步驟。可以說(shuō)，這

17、個(gè)優(yōu)點(diǎn)在制造品種繁多的硅代工等領(lǐng)域尤其 有用。15. 我們現(xiàn)在用LPCVD ，用 TEOS熱分解生成二氧化硅片子，為什么只有 頭和尾片子長(zhǎng)膜，而中間不長(zhǎng)？謝謝爐體壞了么？有沒(méi)有檢查溫度？厚度很均勻又厚的日寺候沒(méi)有彩色的 色差W勺在3%.有可能一下子看不出來(lái)有 膜.前彳登氯流U不均勻，易H!生色差.滴一滴HF在表面就知道有沒(méi)有膜 了.用楠偏倭也是一槿逗攆溫度過(guò)高,流量過(guò)小layout 有問(wèn)題？BCD 半導(dǎo)體BCD 半導(dǎo)體高亮度 LED 驅(qū)動(dòng)1內(nèi)容介紹qLED 燈介紹qLED 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)需求與BCD 驅(qū)動(dòng)方案 qAC/DC LED 驅(qū)動(dòng)方案qDC/DC LED 驅(qū)動(dòng)方案2各類(lèi)光效3燈光源的發(fā)展展望4

18、LED 驅(qū)動(dòng)需求大功率 LED 趨勢(shì) :?LED電流(20mA 至2A)、高效率 ( 60-200 lumens/W)、 亮度可調(diào)等BCD 驅(qū)動(dòng)方案LED 的驅(qū)動(dòng)需求BCD 的應(yīng)用方案應(yīng)用領(lǐng)域燈飾、 照明等 90264VAC 的輸入電壓范 AP3706圍，恒流驅(qū)動(dòng)，熱保護(hù)溫度；補(bǔ)償?shù)?AP3101+AP43136VDC to 36VDC的輸入電 壓，低待隙基準(zhǔn)以減少電流AP3003檢測(cè)損耗；to 5VDC 的 輸 入 電AP3605；AP3602壓；極低的待機(jī)功耗；AP3029；AP3019PWM 調(diào) 整 亮 度 ； 小 尺 寸 、AP3009； AP300高集成度,好的散熱手機(jī)、GPS、 D

19、PF、MP3 等AC/DCLED 驅(qū)動(dòng)方案應(yīng)用6AC/DC LED 驅(qū)動(dòng)方案-AP3706特點(diǎn)?前端反饋，無(wú)須光偶，節(jié)省成本采用低成本的三極管替代MOSFET采用的PFM 的工作方式內(nèi)置的過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)功能； 采用抖頻技術(shù)抑制EMI ； 符合綠色節(jié)能要求，空載輸入功率小于;應(yīng)用?燈飾、照明等GU10E27 等規(guī)格燈杯PAR30PAR38等規(guī)格燈杯GU10燈杯E27燈 杯PAR30燈杯景觀 燈投射燈柱燈7與匝比決定輸出電壓與匝比結(jié)合決定輸出電流115W LED 應(yīng)用電路9AP3706 應(yīng)用于GU10/E27 (3W LED)-1GU10 的原理圖10AP3706 應(yīng)用于GU10/E27 (3W

20、LED)-2 11AP3706 應(yīng) 用 于PAR30/PAR3(7W/10W LED)-1PAR30/PAR3理圖12AP3706 應(yīng) 用 于PAR30/PAR3(7W/10W LED)-2C1C2C3C4C5C6C8C9D1D2D3D4D5D6D7L1Q1 /400V330uF/50V330uF/200220p100nS R260FR107IN4007IN4007IN4007IN4007132FR1R1R2R3R5R6R7R8R9R10R11R13R1 4R15R16T1Ohm/Demo變壓器匝比及感量：?Nau44T?Np120T Lp=?Nfb14T?Ns 30TAP3706 應(yīng) 用 于

21、 13W LED (13v/1A)-1DEMO 板外觀Vout (V)Iout (A)規(guī)格要求及技術(shù)指標(biāo)輸出 V/I 曲線圖14AP3706 LED 應(yīng)用測(cè)試報(bào)告輸出電壓電流波形輸出電壓紋波波形Efficiency(%)Input Power (W)Line Voltage (V)Line Voltage (V)文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持效率波形輸入功率曲線（空載條件） 15AP3101 LED 驅(qū)動(dòng)應(yīng)用特點(diǎn)?具有跳頻功能的電流控制性PWM控制IC；低啟動(dòng)和工作電流3011A/3mA內(nèi)置的過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)功能；內(nèi)置同步斜率補(bǔ)償功能；具有 UVLOLEB 功能;

22、外置可設(shè)的工作頻率;應(yīng)用?大功率燈飾、照明等路燈、大功率射燈等;16AP1661 Lighting 應(yīng)用特點(diǎn)?具有更強(qiáng)的抗ESD（3kV HBM and300V MM)低啟動(dòng)電流,典型值50 A圖騰柱式輸出 600mA 源電流和00mA 的 Sink 電流能力;驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)300W;應(yīng)用?較高功率燈飾、照明等 17AP1661 與 L6561/L6562 參數(shù)對(duì)比 18AP1661 與 L6562 THD 值的對(duì)比AP1661 的 THD 與 L6562 兼容19其他 AC/DC LED Lighting 應(yīng)用產(chǎn)品-AP4313優(yōu)勢(shì)?恒壓恒流控制；內(nèi)置高精度電壓基準(zhǔn)(精度: 1%);封裝小(S

23、OT-23-6),可以節(jié)省更多空間應(yīng)用?恒壓恒流控制開(kāi)關(guān)電源充電AS35AS431AP431320其他 AC/DC LED Lighting 產(chǎn)品應(yīng)用-AP3700 優(yōu)勢(shì) ? ? ? ?具備跳頻能力的電流控制型IC； 具有抖頻技術(shù)以抑制減少EMI; 內(nèi)置短路保護(hù)UVLO 功能； 工作頻率可達(dá)60KHZ,實(shí)現(xiàn)E極驅(qū) 動(dòng)；應(yīng)用？? 14W 的 LED Lighting 射燈類(lèi) 21其他 AC/DC LED Lighting 產(chǎn)品應(yīng)用-AP3710 優(yōu)勢(shì)? ? ? ? ? 具備跳頻能力的電流控制型IC； 低啟動(dòng)工作電流: mA具有抖頻技術(shù)以抑制減少EMI; 內(nèi)置短路保護(hù) UVLO 功能； 工作頻率可

24、達(dá)60KHZ,實(shí)現(xiàn)E極驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng) 電流能力可達(dá) 900 mA; 應(yīng)用 ? ? ? 615W 的 LEDLighting PAR30PAR38 等 草坪燈等22DC/DC LED 驅(qū)動(dòng)方案2323文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.AP3003驅(qū)動(dòng)方案應(yīng)用特點(diǎn)？ ？ ？ ？ ？輸入電壓最高可達(dá)40V;輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)3A;低功耗待機(jī)模式，IQ典型值 保護(hù)功能；TTL控制能力（ON/OFF）;內(nèi)置限流保護(hù)和過(guò)溫關(guān)斷輸出如何降低取樣電阻功耗？恒壓到恒流的 轉(zhuǎn)化應(yīng)用？ ？ ？指示燈 礦燈 車(chē)載類(lèi)燈等24Thanks ! Q&A25半

25、導(dǎo)體和超導(dǎo)體達(dá)標(biāo)訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固1 .半導(dǎo)體不宜制作A.電阻B.導(dǎo)線C.晶體三極管D.集成電路解析：半導(dǎo)體有一定的電阻，用作 導(dǎo)線易發(fā)熱.答案：B2 .用超導(dǎo)體不能制作的電器有A.電爐B.發(fā)電機(jī)C.電動(dòng)機(jī)D.計(jì)算機(jī)解析：超導(dǎo)體無(wú)電阻，不產(chǎn)生熱.答案：A3 .若常溫下的超導(dǎo)體能研制成功，它 適于做以下哪些元件A.保險(xiǎn)絲B.輸電線C.電爐絲D.電磁鐵解析：保險(xiǎn)絲和電爐絲應(yīng)用電流熱 效應(yīng).用超導(dǎo)體無(wú)法工作.答案：BD4 .街道旁的路燈、江海里的航標(biāo)燈都 要求夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電 學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置， 實(shí)行了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的A.壓敏性B.光敏性C.熱敏性D.三種特性都利用

26、了解析：半導(dǎo)體的電阻變化引起燈的 亮、滅.答案：B綜合應(yīng)用5 .超導(dǎo)現(xiàn)象是當(dāng)今高科技的熱點(diǎn).當(dāng) 一塊磁體靠近超導(dǎo)體時(shí)，超導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生 強(qiáng)大的電流并且對(duì)磁體有排斥作用，這 種排斥作用可以使磁體懸浮在空中，磁 懸浮列車(chē)?yán)玫木褪沁@種原理.那么超導(dǎo)體產(chǎn)生強(qiáng)大電流的原因是A.超導(dǎo)體中磁通量很大B.超導(dǎo)體中磁通量的變化率很大C.超導(dǎo)體中電阻極小D.超導(dǎo)體中電壓很大解析：磁懸浮列車(chē)需要強(qiáng)大的電流， 只能利用超導(dǎo)體電阻小的特性維持電路 中的電流.答案：C6 .如圖14-3-5所示，已知R1為半導(dǎo) 體熱敏電阻，R2與R3是普通電阻，當(dāng) 燈泡L的亮度變暗時(shí)，說(shuō)明圖 14-3-5A.環(huán)境溫度升高 B.環(huán)境溫度降低C

27、.環(huán)境溫度不變D.都有可能解析：燈泡變暗，燈泡中的電流變 小，R1變大，說(shuō)明環(huán)境溫度降低.答案：B7 .如圖14-3-6所示，如果用超導(dǎo)體 作燈絲制作電燈泡，把這樣的電燈泡 L 和一個(gè)小阻值的電阻 R串聯(lián)接到電源電壓恒為U的電路中，則下列說(shuō)法中正確 的是圖 14-3-6A.通過(guò)燈泡的電流I=U/r,因?yàn)镽很 小，所以I很大，燈泡就很亮8 .燈泡兩端的電壓大于零C.因?yàn)槌瑢?dǎo)轉(zhuǎn)變溫度很低，當(dāng)有電 流通過(guò)燈絲時(shí)，燈絲會(huì)發(fā)熱，使超導(dǎo)體 變?yōu)槠胀▽?dǎo)體D.超導(dǎo)燈絲不會(huì)發(fā)熱，燈泡也不會(huì) 亮解析：超導(dǎo)沒(méi)有電阻，不發(fā)熱，燈 泡不亮.答案：D奇妙的半導(dǎo)體三年以前，莫斯科附近的一個(gè)工廠 制造出了一批非常輕巧的發(fā)電器

28、，它可 以方便地套在煤油燈的玻璃燈罩上面， 不用笨重復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備，也不用燃料， 只靠煤油燈的熱，就能發(fā)出電來(lái)足夠一 架普通的收音機(jī)的應(yīng)用。去年，蘇聯(lián)的有些城市的街道上，27文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持出現(xiàn)了這樣一種路燈，這種路燈沒(méi)有什么電線通向電源，可以說(shuō)是自己就會(huì)發(fā)光的。而且天一暗下來(lái)自己就會(huì)自動(dòng)發(fā)光，照明街道，天亮了也會(huì)自動(dòng)“關(guān)上 ”，不用人管理。更有趣的，還出現(xiàn)了一種沒(méi)有真空管的收音機(jī)，只有一兩斤重，小得可以放到口袋或衣袖里去，用起來(lái)真是像小筆記本那么方便。不論你走到那里，就是到了荒山或沙漠地帶，只要你高興，就可以拿

29、出來(lái)聽(tīng)北京的廣播，莫斯科的音樂(lè)。說(shuō)到這里，或許讀者要問(wèn)，怎么會(huì)出現(xiàn)這樣的“奇跡 ”呢？原來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了某些物質(zhì)的特性，利用這些物質(zhì)就可以發(fā)電不用機(jī)器，可以自動(dòng)控制機(jī)器， 可以用來(lái)代替無(wú)線電的電子真空管，還可用來(lái)作其他許多奇妙的東西。這些物質(zhì)就叫做“半導(dǎo)體 ”。什么叫半導(dǎo)體？把物體分為導(dǎo)體與非導(dǎo)體是很早以前的事了。誰(shuí)都知道，能導(dǎo)電的銅、銀等金屬元素叫做導(dǎo)體；玻璃、木頭、橡皮等物質(zhì)不能導(dǎo)電，就被稱(chēng)為非導(dǎo)體。半導(dǎo)體是介於導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間的物質(zhì)，既不像導(dǎo)體那樣容易導(dǎo)電，又不像非導(dǎo)體不能或者說(shuō)幾乎不能導(dǎo)電。像矽、鑰、碲、硼、砷、磷以及不少的氧化物與硫化物都是半導(dǎo)體。目前應(yīng)用最普遍的和最重要的是：稀有

30、金屬“鍺 ”和世界上數(shù)量最多的“矽 ”。半導(dǎo)體所以能夠創(chuàng)造許多奇跡，不僅因?yàn)樗膶?dǎo)電能力介於導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間，更重要的是它的導(dǎo)電能力與光和熱有著極其密切的關(guān)系。當(dāng)半導(dǎo)體的溫度增高或受光線照射較強(qiáng)時(shí)，它的導(dǎo)電能力就顯著增加；反之，溫度降低或光線照射較弱時(shí)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力就急劇減少。而導(dǎo)體與非導(dǎo)體則沒(méi)有這種特性。這也就是半導(dǎo)體不同於其他物質(zhì)的最主要的特性。為什么半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介於導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間？為什么會(huì)因光和熱的變化而改變自己的導(dǎo)電能力呢？原來(lái)，任何物體都是由許許多多原子構(gòu)成的。每個(gè)原子都是由一個(gè)原子核和圍繞著原子核轉(zhuǎn)動(dòng)的一定數(shù)量的電子組成。在非導(dǎo)體中電子和原子核結(jié)合得非常牢固；而在導(dǎo)體中，

31、幾乎全部電子與它的原子核結(jié)合很不牢固，甚至能離開(kāi)原子核而自由地在導(dǎo)體內(nèi)跑來(lái)跑去。這種電子叫做“自由電子”。所謂電流現(xiàn)象， 就是許多電子順著一定的方向流動(dòng)。所以，當(dāng)兩個(gè)不同電壓的電極中間連以導(dǎo)體，導(dǎo)體中的“自由電子，”就向一定方向移動(dòng)，把電由一極導(dǎo)向另一極，這就是產(chǎn)生了電流。如果連以非導(dǎo)體，因?yàn)闆](méi)有 “自由電子”就沒(méi)有電子的移動(dòng)，也就沒(méi)有電流現(xiàn)象。導(dǎo)體所以能導(dǎo)電，非導(dǎo)體所以不能導(dǎo)電，道理就在這里。半導(dǎo)體中的電子與原子核的結(jié)合既不像導(dǎo)體那樣松弛自由，也不像非導(dǎo)體那樣牢固。因而它們的導(dǎo)電能力也就介於導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間了。我們知道，任何物體內(nèi)的原子都是不停地振動(dòng)著；物體受光和熱多時(shí)，原子振動(dòng)劇烈，受光和

32、熱少時(shí)則振動(dòng)緩慢。當(dāng)半導(dǎo)體中的原子在光和熱的影響下振動(dòng)劇烈時(shí)，它們周?chē)碾娮泳突ハ嗯鲎?，有些電子與原子核結(jié)合得不甚牢固，於是就被撞出來(lái)成為“自由電子”；在受到光和熱較少時(shí)，原子振動(dòng)緩慢，就很少有電子被撞出來(lái)。這就是為什么半導(dǎo)體因光與熱的強(qiáng)弱多寡而增加或減少導(dǎo)電能力的緣故。導(dǎo)體中本來(lái)就有自由電子，光與熱對(duì)它的影響不大；非導(dǎo)體中的電子與原子核結(jié)合得非常牢固，不管原子振動(dòng)怎樣劇烈，電子也很難被撞出來(lái)。所以它們就沒(méi)有或者極少隨著光熱的變化而改變自已導(dǎo)電能力的特性。根據(jù)這些特性，就可以讓半導(dǎo)體幫助我們做許許多多的過(guò)去不能做的事情。發(fā)電不用機(jī)器在任何一個(gè)發(fā)電站里，不論它的動(dòng)力是水力、火力還是原子能，都要具

33、有龐大復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備?？墒?，半導(dǎo)體卻幫助我們不用機(jī)器也能夠來(lái)發(fā)電。我們把兩塊半導(dǎo)體用導(dǎo)線連接起來(lái)，把其中一塊加熱，於是這塊半導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生了很多“自由電子”，與未加熱的一塊，就形成了一個(gè)電位差，這樣， 溫度高的那塊半導(dǎo)體內(nèi)的“自由電子 ”，就向溫度低的那塊半導(dǎo)體流去，電流就產(chǎn)生了。我們只要把兩塊半導(dǎo)體的另外兩端裝上電極聯(lián)以導(dǎo)線，并保持這兩塊半導(dǎo)體之間的溫度差，這一些簡(jiǎn)單的東西就成為一個(gè)完整的半導(dǎo)體發(fā)電器利用半導(dǎo)體來(lái)發(fā)電，會(huì)使整個(gè)電力工業(yè)引起革命。首先，我們能夠直接利用熱能來(lái)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了許多年來(lái)的蘿想。過(guò)去，工廠里的熱能有0從鍋爐的煙囪中逃逸出去，要是利用半導(dǎo)體就可以把這些熱能變成電能。其次，“半

34、導(dǎo)體發(fā)”不需要火力發(fā)電那樣的鍋爐、輸機(jī)等一套龐大的機(jī)器，使發(fā)電成本大為降低。而且這種“半導(dǎo)體發(fā)電器”特別方便，最輕巧的可以放到一盞煤油燈的燈罩 上，利用煤油燈散發(fā)出來(lái)的熱發(fā)出的電 力足夠供給一架收音機(jī)的使用。蘇聯(lián)已經(jīng)大量生產(chǎn)這種精巧的發(fā)電器了。光與熱一樣，對(duì)半導(dǎo)體是有影響的，因而使我們有可能直接利用太陽(yáng)光來(lái)發(fā)電了。目前已有這樣的半導(dǎo)體，在陽(yáng)光照射之下，每一平方公尺大小就能發(fā)出50 100 瓦的電力，能夠點(diǎn)亮一盞五十支光的電燈。用半導(dǎo)體制成的路燈，在白天能把太陽(yáng)光變成電能儲(chǔ)蓄起來(lái)，到晚上就用這些電能來(lái)照明，使整個(gè)城市大放光明。半導(dǎo)體通電后，一端就強(qiáng)烈地發(fā)熱，另一端卻冷得結(jié)冰，所以半導(dǎo)體可以制成裝

35、置簡(jiǎn)單經(jīng)久耐用的電冰箱，它耗電極少，效能很大。這種裝置與暖氣設(shè)備結(jié)合起來(lái)，不用燒鍋爐，一年四季可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，夏天變得涼爽，冬天溫暖如春。靈敏的 “電眼 ”我們只知道電會(huì)發(fā)光發(fā)熱，難道電還會(huì)看東西嗎？真的，電也會(huì)“看 ”東西的。我們現(xiàn)在已經(jīng)可以根據(jù)半導(dǎo)體跟熱和光有極其密切的關(guān)系這個(gè)特性用來(lái)制造極其精密的儀器和自動(dòng)控制裝置了，事實(shí)上這種儀器和自動(dòng)控制裝置在某些方面比人眼的本領(lǐng)還要大得多呢！我們知道，腫瘤在目前仍然是嚴(yán)重威協(xié)人類(lèi)生命的疾病之一，其主要原因是病人在生病初期，毫無(wú)征象；雖然腫瘤部分的溫度稍微有些增高，但是病人根本覺(jué)察不出來(lái)，一般的溫度計(jì)也量不出來(lái)。而當(dāng)病人感到有病的時(shí)候，往往

36、已到了病情嚴(yán)重難以醫(yī)治的程度?，F(xiàn)在利用半導(dǎo)體做成的只有針頭大小的溫度計(jì)，卻完全可以測(cè)量初期腫瘤的些微溫度變化，因而能使病人得到及時(shí)治療。這種溫度計(jì)非常非常靈敏，就是一度的百分之幾的溫度變化也能測(cè)量出來(lái)，這是因?yàn)榘雽?dǎo)體對(duì)熱有極其強(qiáng)烈的反應(yīng)，即使些微的溫度變化，也能引起半導(dǎo)體內(nèi)電流強(qiáng)度的變化的緣故。選用半導(dǎo)體燈等環(huán)保不僅是政治家、企業(yè)家的事，也事關(guān)每一個(gè)普通人。讓我們從身邊的細(xì)微小事做起吧，有時(shí)，需要的僅僅是 改變一下你的習(xí)慣而已。選用半導(dǎo)體燈 半導(dǎo)體技術(shù)將引發(fā)繼微電子革命之后的又一場(chǎng)照明革命，其標(biāo)志是采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管為新光源的半導(dǎo)體燈的使用，目前我國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)有半導(dǎo)體燈銷(xiāo)售，價(jià)格也十分便宜。這

37、種燈將逐步替代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈。有數(shù)據(jù)顯示： 同樣亮度下，半導(dǎo)體燈耗電量?jī)H為白熾燈的十分之一，壽命卻是白熾燈的 50100 倍。 針對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，如果每年有10的傳統(tǒng)光源被半導(dǎo)體燈代替，可節(jié)電約64 萬(wàn)噸。90 億度，相應(yīng)減排二氧化碳合理使用風(fēng)扇 你知道嗎，電扇的耗電量與扇葉的轉(zhuǎn)速成正比，同一臺(tái)電風(fēng)扇的最快檔與最慢檔的耗電量相差約40。在大部分 的時(shí)間里，中、低檔風(fēng)速足以滿(mǎn)足納涼60瓦的電風(fēng)扇為例，如果使用中、低檔轉(zhuǎn)速，每年夏季過(guò)后可節(jié)電約度，相應(yīng)減排二氧化碳千克。中國(guó)約有億臺(tái)電風(fēng)扇， 如果都采取這一措施，那么每年可節(jié)電約億度，減排二氧化碳108 萬(wàn)噸。使用再生紙?jiān)偕垙脑仙蟻?lái)看其0來(lái)源于

38、回收的廢紙漿，從能源的角度看，有數(shù)據(jù)顯示：用原木為原料生產(chǎn)1 噸紙，比生產(chǎn) 1 噸再生紙多耗能40。使用1 張?jiān)偕埧梢怨?jié)能約克標(biāo)準(zhǔn)煤，相應(yīng)減排二氧化碳克。如果將全國(guó)2的紙張使用改為再生紙，那么每年可節(jié)能約萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳萬(wàn)噸。責(zé)任編輯趙 檸 半導(dǎo)體發(fā)展半導(dǎo)體制程的魔法1現(xiàn)代半導(dǎo)體制造技術(shù)可以一直追述到 1959 年，當(dāng)時(shí)，仙童公司和德州儀器同時(shí)發(fā)明了全新概念的集成電路?通過(guò)一種特殊的平面處理技術(shù)讓硅晶體管大批量集中在同一塊芯片上，而不是像仍前那樣只能進(jìn)行單個(gè)晶體管的生產(chǎn)組裝，由此誕生了集成電路和半導(dǎo)體芯片的概念。集成電路的出現(xiàn)讓半導(dǎo)體工業(yè)界發(fā)生重大的變革，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算性能和存儲(chǔ)容量突

39、飛猛進(jìn)，并帶動(dòng)周邊產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。1964 年，仙童公司創(chuàng)始人之一的摩爾博士再作統(tǒng)計(jì)圖表中發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的規(guī)律?集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，在過(guò)去一直以每18 個(gè)月翻一番的速度穩(wěn)定增長(zhǎng)。據(jù)此結(jié)果摩爾預(yù)言， 未來(lái)數(shù)十年內(nèi)半導(dǎo)體技術(shù)欠將保持著這 樣的勢(shì)頭發(fā)展，這個(gè)預(yù)言被后來(lái)集成電路的發(fā)展證明，而它也被稱(chēng)為“摩爾定律 ”。 1968 年， 摩爾與諾依斯、葛羅夫一道離開(kāi)了仙童公司創(chuàng)辦大名鼎鼎的英特爾，在英特爾進(jìn)軍X86 微處理器領(lǐng)域之后，摩爾定律被英特爾奉為企業(yè)發(fā)展的靈魂所在，并嚴(yán)格按照這個(gè)規(guī)律對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)行升級(jí)。回顧這段歷史，無(wú)非是要向大家介紹半導(dǎo)體制造技術(shù)的起源。我們不可能仍 40 年前的制造技

40、術(shù)開(kāi)始一直講到現(xiàn)在，對(duì)大家來(lái)說(shuō)，所熟知的制造技術(shù)應(yīng)該是仍微米開(kāi)始，到 1999年的微米、2001年的微米、xx 年的 90 納米，以及xx 年將要引入的65 納米制造工藝。在這個(gè)過(guò)程中，英特爾始終是領(lǐng)先了一步，IBM 、摩托羅拉、AMD、TI、富士通、臺(tái)積電、聯(lián)電等半導(dǎo)體企業(yè)一直都是落后了半拍。但它們對(duì)于新工藝的轉(zhuǎn)換同樣十分積極，雖然這些企業(yè)目前剛剛開(kāi)始過(guò)渡到 90 納米階段，但新一代的65 納米技術(shù)同樣處于開(kāi)發(fā)階段，有望在未來(lái)一兩年內(nèi)投入實(shí)用中。于是，半導(dǎo)體工業(yè)界將迎來(lái)全新的65納米技術(shù)，而它將與雙核心處理器一道成為IT 界的又一次盛宴。半導(dǎo)體的工藝進(jìn)步主要體現(xiàn)在線長(zhǎng)的不斷縮短上，所謂線長(zhǎng)指

41、的是芯片內(nèi)各個(gè)硅晶體管連接導(dǎo)線的寬度。線寬越小，芯片的集成度就越高，同樣面積的芯片內(nèi)可以容納下更多的晶體管，與之對(duì)應(yīng)， 晶體管自身的尺寸也相應(yīng)的縮小。根據(jù)目前半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的慣例，每隔兩年，半導(dǎo)體芯片線寬都會(huì)減小30%。那么，這種改變究竟可以帶來(lái)多少實(shí)質(zhì)性的好處呢？更高的芯片集成度最直接的好處就是可以讓芯片的集成度大大增加。我們知道，為了獲得更高的性能，芯片內(nèi)容納的晶體管數(shù)會(huì)變得越來(lái)越多。對(duì)CPU 而言，便是運(yùn)算核心的增強(qiáng)和緩存單元的增大。第一代Willamette 核心的 Pentium 4 只有 4200萬(wàn)個(gè)晶體管，轉(zhuǎn)變到Northwood 核心之后提高到5500 萬(wàn)個(gè)，而到了現(xiàn)在的Pre

42、scott核心，晶體管總數(shù)達(dá)到1億2500萬(wàn)個(gè)。至于下一代的Yonah 雙核心處理器，晶體管規(guī)模將突破3 億個(gè)。為了盡可能提高性能，各廠商都熱衷于增大緩存容量，而CPU 的高速緩存要求運(yùn)行在數(shù)GHz 的高頻率上，只能使用SRAM 類(lèi)型的存儲(chǔ)邏輯。SRAM 的每一個(gè)比特位需要占用6 個(gè)晶體管，存儲(chǔ)密度很低，1MB 容量的二級(jí)緩存就需要占用5000 萬(wàn)個(gè)晶體管，這是一個(gè)相當(dāng)驚人的數(shù)字。目前在 CPU 的邏輯分布中，二級(jí)緩存占據(jù)的硅芯片面積甚至大于運(yùn)算核心。而按照現(xiàn)有發(fā)展趨勢(shì)，每隔兩年CPU 的二級(jí)緩存容量都會(huì)增大一倍。仍Willamette 到 Northwood、至!j Prescott,移動(dòng)領(lǐng)

43、域的 Banias和 Dothan無(wú)不如此，而明年中期出現(xiàn)的Yonah 雙核心處理器甚至將裝備高達(dá)4MB 的二級(jí)緩存，晶體管規(guī)模急劇提升。換一種說(shuō)法，就是CPU芯片的集成度越來(lái)越高，基本上與摩爾定律的內(nèi)容相符合。如果業(yè)界不引入新的技術(shù)，制造出更高集成度的CPU 芯片將成為一項(xiàng)不可能完成的彳天務(wù)。因?yàn)樾酒木w管數(shù)量越多， CPU 芯片的尺寸變得越來(lái)越大，無(wú)論對(duì)制造成本、散熱還是提高運(yùn)行速度都相當(dāng)不利，提升制造工藝成為業(yè)界共同的選擇。反過(guò)來(lái)，采用先進(jìn)的制造技術(shù)往往能讓芯片擁有更出色的表現(xiàn)，仍而在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中獲得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。在過(guò)去幾十年間，英特爾始終牢牢把握著這一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，幾乎每年它們都投入巨資建設(shè)或

44、升級(jí)自己的十幾家芯片制造工廠，無(wú)論是在微米、微米、微米還是90納米工藝，它們都比對(duì)手領(lǐng)先一步。同樣， 65 納米工藝也是英特爾領(lǐng)銜，我們將于xx年中期看到該工藝被用于新一代雙核心處理器的生產(chǎn)。而相較之下，AMD 的速度比它晚了一年左右的時(shí)間。更低的成本提升制造工藝意味著巨額的資金投入，改造一條芯片生產(chǎn)線往往需要花費(fèi)數(shù)十億美金，如果沒(méi)有龐大的財(cái)力，將無(wú)法完成這樣的伍務(wù)，事實(shí)上這也是其他廠商速度滯后的主要原因。但另一方面，制造工藝的升級(jí)可以帶來(lái)芯片制造成本的降低。對(duì)于同樣晶體管規(guī)模的半導(dǎo)體芯片，新工藝意味著更小的核心面積，那么，同樣尺寸的硅晶圓上就可以生產(chǎn)出數(shù)量更多的芯片，創(chuàng)造出更多的產(chǎn)值，平均計(jì)

45、算一下不難發(fā)現(xiàn)每個(gè)芯片的直接制造成本實(shí)際上是下降了。每一種芯片的產(chǎn)量數(shù)以千萬(wàn)計(jì)，節(jié)約下來(lái)的成本完全抵沖了工藝提升所需的巨額投入，正是受到實(shí)際利益的驅(qū)使，各個(gè)半導(dǎo)體廠商才會(huì)不遺余力對(duì)制造工藝進(jìn)行一再升級(jí)。我們不妨來(lái)看看實(shí)際的例子。Northwood 核心、 512KB 二級(jí)緩存的Pentium 4 C擁有5500萬(wàn)個(gè)晶體管，它的核 心 面 積 為 131/146 平 方 毫 米 。 而Prescott核心、1MB緩存的新版 Pentium4 擁有高達(dá)1 億 2500萬(wàn)個(gè)晶體管，但它的核心尺寸降低到 112 平方毫米。在良品率相當(dāng)?shù)那疤嵯?，Prescott的制造成本低于前者，這也是 Prescot

46、t 一上市就以低價(jià)面貌出現(xiàn)的原因之一，當(dāng)然也不排除競(jìng)爭(zhēng)的原因。同樣， AMD 、 IBM 、三星等廠商也在每次新工藝引入中直接受益。即便不為了提高芯片的性能，單單降低成本、提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力這一項(xiàng)就足以讓各半導(dǎo)體廠商作出提升工藝的決定。更低的功耗與更高的工作頻率對(duì)半導(dǎo)體芯片來(lái)說(shuō)，新工藝往往可以帶來(lái)運(yùn)算性能和電氣性能雙方面的改進(jìn)。一個(gè)非常簡(jiǎn)單的事實(shí)就是，同樣的半導(dǎo)體芯片，若用先進(jìn)工藝制造往往可以帶來(lái)功耗的明顯降低，而低功耗同時(shí)又意味著芯片的工作頻率可以繼續(xù)向上提升一個(gè)等級(jí)，這在過(guò)去的實(shí)踐中也得到極好的例證。AMD 的 Athlon XP 就是因?yàn)楣に嚨囊辉偕?jí)，工作頻率得到不斷的提升，使其市場(chǎng)生命力

47、長(zhǎng)達(dá)5 年之久，創(chuàng)下單個(gè)CPU 架構(gòu)的新紀(jì)錄。另一方面，低功耗可以讓PC更節(jié)能，對(duì)散熱設(shè)計(jì)不會(huì)帶來(lái)什么壓力，安靜、低噪音運(yùn)行可以得到充分保障。反之，若半導(dǎo)體芯片功耗太高，不可避免將出現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中高熱、高噪音的狀況，用戶(hù)對(duì)此向來(lái)是深?lèi)和唇^。不過(guò)， 在仍微米到90 納米的工藝升級(jí)中我們并沒(méi)能看到這一點(diǎn)。大家可以看到，90納米工藝的Prescott比之前的Pentium 4在功耗上高出一大截，這主要是由于CPU 設(shè)計(jì)方案發(fā)生改變所致。另一方面，90 納米工藝所產(chǎn)生的晶體管漏電問(wèn)題一直沒(méi)有得到應(yīng)有的解決，芯片功耗降低的效應(yīng)體現(xiàn)得并不明顯。同樣，AMD 也碰到了類(lèi)似的情況?0 納米工藝制造的 Athlo

48、n 64新品在功耗方面與同頻率、微米工藝的產(chǎn)品相當(dāng)，晶體管漏電問(wèn)題同樣是罪魁禍?zhǔn)?，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題我們會(huì)在下文中進(jìn)行深入的探討在介紹 65 納米技術(shù)之前，我們有必要來(lái)了解一下英特爾在半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域的發(fā)展計(jì)劃。在下面這個(gè)處理器晶 體管規(guī)模的曲線圖中，我們可以看到英 特爾基本上嚴(yán)格遵守摩爾定律，芯片的集成度保持18個(gè)月翻一番甚至更快的上升節(jié)奏。目前，英特爾所擁有最高集成度的44文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持芯片應(yīng)該是Montecito 核心的 Itanium 處理器， Montecito 集成兩個(gè)CPU 核心，緩存單元的容量達(dá)到，

49、而晶體管規(guī)模高達(dá)億個(gè)，超出了摩爾定律的定義。英特爾打算用90 納米工藝來(lái)生產(chǎn)Montecito，這不可避免使它的生產(chǎn)成本極其高昂，考慮到 Itanium 產(chǎn)品線的定位，90 納米的高成本也是可以接受的。再者，這也是目前 65納米工藝尚無(wú)法進(jìn)入實(shí)用階段的權(quán)宜之計(jì)。在工藝發(fā)展上，英特爾有自己的一套嚴(yán)格計(jì)劃，我們可以仍下表中很清楚看到相關(guān)的細(xì)節(jié)。2001 年，引入代號(hào)為Px60的130納米工藝，晶體管門(mén)長(zhǎng)度為70 納米，使用200/300 毫米的硅晶圓加工生產(chǎn)。xx年，引入代號(hào)為P1262的90納米工藝，晶體管門(mén)長(zhǎng)度降低到50納米，全面使用300 毫米的硅晶圓。xx 年，引入代號(hào)為P1264的65納

50、米工藝，晶體管的門(mén)長(zhǎng)度只有35 納米， 同樣使用300 毫米晶圓。而到了 xx年，代號(hào)為P1266的45 納米工藝將被及時(shí)引入，晶體管門(mén)長(zhǎng)度只有 25納米尺度。2016年，代號(hào) P12632 納米工藝導(dǎo)入，晶體管門(mén)長(zhǎng)度降低18納米的驚人尺度。在這之后，硅半導(dǎo)體制造技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)原子極限，但可2016 年，摩爾定律都是有效的。 英特爾在研發(fā)65 納米工藝之時(shí)并沒(méi)有忘記前瞻性的研究，例如 EUV 深紫外光光刻機(jī)技術(shù)，為 2016 年后半導(dǎo)體芯片準(zhǔn)備的三門(mén)晶體管技術(shù)等等，在后文中我們也會(huì)對(duì)這些內(nèi)容作一定的介紹。65 納米工藝制造的70Mbit 容量SRAM 芯片，面積只有110平方毫米?？梢钥吹剑F(xiàn)在

51、正處于仍90 納米向65 納米轉(zhuǎn)換的關(guān)口。英特爾的65 納米技納米開(kāi)發(fā)工廠開(kāi)發(fā)，在今年術(shù)由位于俄勒岡州Hillsboro 的英特爾90月份，它就宣布 65納米技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功并制造SRAM 芯片樣品。該 SRAM 的容量達(dá) 到70Mbit,包含了 5億多個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管柵極的尺寸只有35 納米， 相當(dāng)于目前 90 納米技術(shù)的70%， 人體的一個(gè)紅細(xì)胞都比它大上100 倍之多。另外，英特爾在晶體管內(nèi)部使用了低K 值的新材料來(lái)提高芯片中的信號(hào)速度，而在晶體管之間柵極則使用厚度為納米的氧化物材料，有利于降低柵極電容，緩解電流泄漏的問(wèn)題，最終有效降低芯片的功耗。在現(xiàn)有的90 納米工藝上，英特爾就沒(méi)

52、能解決這個(gè)問(wèn)題，電流泄漏造成芯片功耗不降反增。此外，英特爾在65 納米工藝中成功開(kāi)發(fā)出八個(gè)銅互聯(lián)層結(jié)構(gòu)，達(dá)到了相當(dāng)高的工藝水平。毫無(wú)疑問(wèn)，65 納米工藝令芯片的面積大大縮小，集成度也創(chuàng)下新高，所公布的70Mbit 容量、65納米工藝制造的SRAM 芯片本身只占據(jù) 110 平方毫米的面積，若將容量降到4MB， 那么芯片本身只需占據(jù)50平方毫米左右，即使加上兩個(gè)CPU 內(nèi)核，一枚芯片所占據(jù)的面積也只有100平方毫米，成本比現(xiàn)在的Pentium 4還要低， 這充分說(shuō)明 65 納米工藝的優(yōu)越性。65 納米 SRAM 芯片的基本存儲(chǔ)單元，白虛線區(qū)域的面積只有平方微米。65 納米的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)仍 90 納米工藝向65 納米的轉(zhuǎn)變過(guò)程中， 引入各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)是必然的事情。具體來(lái)說(shuō)，英特爾的65 納米工藝包含新的生