如果制造处理器的硅晶圆非常敏感,以至于工人穿着特殊的西装,那么如何淘汰处理器呢?


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我在YouTube上观看了许多视频,人们在其中冲洗处理器,然后使用更好的液体冷却处理器。示例:i5和i7 Haswell和Ivy Bridge-完整的教程-(Vice方法)

但是,我还看到在晶圆厂工作的人们穿着特殊的服装,因为硅晶圆对各种颗粒都极为敏感。

取消处理器时实际上会发生什么?


在制造过程中,当一小点灰尘落到处理器上时,它就会被磨光。当一个人进入一个混乱的处理器时,会发生什么?
PlasmaHH

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的确确实对污染非常敏感。但是,一旦芯片完成,它就相对不敏感。更为重要的是,去湿期间暴露的芯片表面是芯片的背面,没有任何东西会影响操作。所有电路所在的有源侧都埋在封装中,并且不受影响。
WhatRoughBeast

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请注意,像Athlon XP这样的PC处理器多年来一直没有盖出售。是的,在支撑PCB上有裸露的裸片。
Turbo J


3
为什么以旧芯片为例?笔记本电脑的CPU仍然是裸机。还有GPU和主板芯片组,甚至还有一些SSD控制器。……
user3528438

Answers:


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晶圆在制造过程中非常敏感,因为如果任何加工步骤之间都沉积有灰尘或污垢颗粒,则随后的加工步骤将在受污染的地方失效。

一旦制造完成,并且芯片接受了最后一层,灰尘将不再困扰它。

我敢猜测,上面盖有散热盖的台式机CPU将得到适当的表面处理,以涂覆所选的导热膏。


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还要注意,这些处理器的硅基板朝上,而不是金属化层朝上。
PlasmaHH 2017年

4
@PlasmaHH,取决于软件包。从历史上看,许多CPU都是以芯片的图案面朝上的方式制造的。
Photon

@ThePhoton:确实,但是,在OP的上下文中,它似乎是指当代x86_64处理器和“删除”,即通过删除直接安装/粘合/焊接在硅上的散热器。
PlasmaHH

是的,忘记了。我记得现在,是旧的速龙,它的硅背面暴露在外,您只需将散热器粘在上面即可。如果不注意,可能会使模具破裂。cdn.cpu-world.com/CPUs/K7/L_AMD-AXDA1800DLT3C.jpg
peufeu

1
@ThePhoton:已经提到了“ YouTube上的许多视频”中有关“冷却处理器”的内容,这应该告诉您有关主流台式机的信息;)
PlasmaHH

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其他答案未提及的是,不仅芯片本身对灰尘如此敏感。这也是用于在工艺的每个阶段印刷抗蚀剂层的光刻版。

在此处输入图片说明

图片来自维基百科

不可思议的先进光学器件用于将光线通过这些基本的“底片”投射到晶片上的抗蚀剂层上。这些底片比实际特征大几倍,以帮助减少印版中的误差影响,但特征尺寸仅大4-5倍。紫外线通过它们显示出来,并向下聚焦到适当的尺寸,以适当的分辨率曝光抗蚀剂。随着目前的工艺技术下降到10nm,这些光刻版必须“完美”,因为它们依靠衍射技术来打印比所用光波长小许多倍的特征。如果要在这些印版中的一块上沾上灰尘,则会破坏随后印有该光刻版区域的所有碎片。


1
“稍小”在本文中意思是20倍为(禁止EUV)的193纳米〜使用的波长,但无论如何:)
萨姆

@sam,那是我几年前上的一堂课……我没有费心去查找确切的值:P
亚伦

不知道这是否是真的。根据维基百科,无尘室过滤掉可能落在晶圆上并造成缺陷的颗粒。如果板上的特征比芯片上的特征大100倍,那么看起来板可以承受比晶圆大100倍的颗粒污染就显得很合乎逻辑。
德米特里·格里戈里耶夫

@DmitryGrigoryev 100x是我从屁股上拔出来的电话号码……应该早些时候有人打电话给我。我做了一些补充阅读,并修正了我的陈述。要获得有关尖端光刻技术是如何工作的完整故事,需要进行PHD论文,这不在本文的讨论范围之内。
亚伦

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钝化层是最后一步,不包括大气层。通过将晶片暴露于高温氧气(低生长速率)或蒸汽(高生长速率)中来形成该层。结果是二氧化硅,厚度为1000埃。

通常使用“密封环”来保护集成电路的边缘免受离子侵入,在该密封环中,金属和注入物逐渐缩小到纯硅衬底。不过要小心; 密封环是沿着IC边缘的导电路径,因此可以沿IC边缘传输干扰

对于成功的片上系统,您需要在硅原型设计中尽早评估密封性,以便您了解由于确定性噪声被公然传导至电路板上而导致的隔离性能下降,对地板噪声的损害。 IC的敏感区域。如果密封环在每个时钟沿注入2毫伏的垃圾,您是否可以期望达到100纳伏的性能?哦,对了,平均可以克服所有弊端。

编辑提供一些精密匹配的集成电路会改变施加在硅片上的机械应力,以及硅片上众多的晶体管,电阻器和电容器。应力的变化会改变硅沿晶轴的微小变形,并改变压电响应,从而永久性地改变其他匹配结构中潜在的电误差源。为避免此错误,某些制造商使用增强功能(额外的晶体管,额外的掺杂层等)来增加边修边带的行为。这样,每次上电时,集成电路都会自动执行校准程序。


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正如@WhatRoughBeast在注释中正确指出的那样,放置在PCB上的CPU裸片没有暴露出位于裸片另一侧的任何精细结构。甚至有不带盖出售的低成本CPU,例如:

在此处输入图片说明

如果您仔细观察,您会发现CPU不仅幸免于灰尘和导热膏,而且还保留了一些划痕和破裂的角,这显然意味着管芯的这一侧没有什么重要的。


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而且,在清洁条件下,但决不是在洁净室条件下,例如在定制混合电路或模块的制造中,手工键合“裸芯片”半导体元件并不常见。
rackandboneman

2

正如WhatRoughBeast和PlasmaHH所说,这里的关键是CPU裸片的敏感部分没有暴露。似乎只有底面是裸露的(倒装芯片设计的典型特征)。

人们可能会倾向于认为,如果芯片没有翻转但存在钝化层,则芯片将受到足够的保护。不幸的是,这只会使芯片免于颗粒污染,而无法避免由于锤子敲打盖子而发生的任何其他意外损坏,例如折断的引线键合和破碎的3D结构(气桥)。

而且,钝化层并不总是存在,因为它会严重损害高频下的铸造工艺-这在MMIC(单片微波集成电路)中经常发生。如果我不能肯定地知道它的存在,我就不会依赖它。

在这种情况下,我认为去磁工艺本身带来的危险要远大于芯片在剥离后暴露于非清洁环境中的危险。

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