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芯片讲座笔记 (10.23)

CPU, GPU, NPU

  • 一代: Si
  • 二代: GaAs, ZnP
  • 三代: （未填写）

应用领域

胶卷、数码相机、手机摄像模组 / 随身听、MP3
磁芯片（类似硬盘）：存储数据

Intel CPU 制作流程

沙(SiO₂) → 纯Si → 晶圆打磨 +（离子注入）→ 光刻线路
→ 制作晶体管(多层) → 刻蚀 → 加上电路 → 切割 + 集成 → 检测(电性能)

基本流程：

设计 → 掩模制作 → 晶圆制备 → 工艺 → 封装测试
（掩模板）　　　　　　（光刻、刻蚀、离子注入）

主线：

设计 → 制作 → 封测

材料与装置

  • 材料: 掩膜板（光刻胶）
  • 装置: 键合机 / 贴片机 / 离子注入机 / 光刻机

设计 & 制造

  • 设计: IP 逻辑布线
  • 制造:
    • 光刻 → 刻蚀 → 离子注入
    • （反复多次）
    • ① 光刻胶（日韩/德、国内暂无高端）
    • ② 氧化层（涂层）
    • ③ 晶片
    • ④ 放掩膜板（玻璃）→ 上面图案决定最终图案
    • 无遮概 → 曝光 → 显影 → 刻蚀（氧化层）→ 去胶（去光刻胶）

5nm → 80层图形（每层几十步）
长江存储: 300层存储颗粒 YMTC
中芯国际: 14nm (eg: 广州到北京2飞机保持1m米平行)

nm: 线路制程

良率 > 95% → 每一步 4个9（×3）

封测：芯片与机板电气互连

① 保护　② 信号传输　③ 散热　④ 可携性
晶圆 → 器件 → 机板
云端 ← 电子产品 ← 系统集成 ←

苹果（设计）→ TSMC（代工）→ ASE日月光 → 富士康
（纳米尺度）　　　（微米尺度）

半导体器件 (SMD)

  • 形式: QFP（扁形）、PLCC（引脚）、FC …
  • 四大形式:
    • BGA（球栅阵列）
    • LGA（栅格阵列）
    • QFN（方形扁平无引脚）
    • QFP（方形）
    • （图示：四周引脚，周长）

面积排布（背面直球）→ Ball Grid Array
BGA 700 微米
BGA制作: 装球（↑晶圆）（检查IQA）+ 表面贴月膜 → 背面研磨（减薄）

传统封装 vs 先进封装

传统封装（2010~2030）：

晶圆切割 → Die 晶粒 → 光学检测 → 固晶 → 芯片粘贴 → 汽浆清洗 → 焊线（μ级）WB → 3D光学检测 → 塑封MD → 印字Logo

面阵封装：

→ 直球BM（背互连）→ 切割 → 视检 → 包装 → Die贴

打线 → 缝合 → 倒装 → 芯片

3D/异质集成：

  • 传统: 晶圆 → 切割 → 封装
  • 先进: 晶圆 → 封装 → 切割
  • 三维封装: TSV 打孔液铜 多层互连
  • 异质异构集成: CoWoS 多层堆叠 + 逻辑一起连
    • 4nm工艺
    • TSMC 与英伟达 H100 + AI应用 800亿个晶体管
    • HBM3 / 5海力士

摩尔定律 & More than Moore

  • 摩尔定律: 1965，18~24个月增1倍，成本降1倍
  • 50nm/3nm: 难继续（一原子0.1纳米）→ 材料极层
  • More than Moore: 封装技术（芯片本身极小）
  • 平为遥领先: 28nm，中落后美约十/二十年

制约因素

eg: 沙子融炼（+9）→ 固晶胶、导电胶、阻燃油墨
电路板中的绿色 ←

SMT 表面贴装

锡膏印刷 → ②植 → ③贴片（放PCB板上，贴片机） → ④回流焊 240℃ → ⑤清洗 → ⑥点检 → ⑦X-ray检 → ⑧自动光学检测
（看内部结构）
高速: 0.08s/片
高精: 0.6mm × 0.3mm 吸取
重复 · A/B面 · 多次
常见: 0201

发展方向

✅ 纳米工艺精进 / 先进封装 / 新材料 / 智能制造