芯片设计和生产流程

芯片设计和生产流程

大家都是电子行业的人，对芯片，对各种封装都了解不少，但是你

知道一个芯片是怎样设计出来的么？你又知道设计出来的芯片是

怎么生产出来的么？看完这篇文章你就有大概的了解。

复杂繁琐的芯片设计流程

芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的IC芯片（这些会在后面介绍）。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。但是IC设计中的建筑师究竟是谁呢？本文接下来要针对IC设计做介绍。

在IC生产流程中，IC多由专业IC设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、Intel等知名大厂，都自行设计各自的IC芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为IC是由各厂自行设计，所以IC设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗IC芯片时，究竟有那些步骤？设计流程可以简单分成如下。

设计第一步，订定目标

在IC设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

规格制定的第一步便是确定IC的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合IEEE802.11等规範，

不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后则是

确立这颗IC的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。

设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在IC芯片中，便是使用硬体描述语言（HDL）将电路描写出来。常使用的HDL有Verilog、VHDL等，藉由程式码便可轻易地将一颗IC地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。

▲32bits加法器的Verilog范例。

有了电脑，事情都变得容易

有了完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在IC设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的HDL code，放入电子设计自动化工具（EDA tool），让电脑将HDL code转换成逻辑电路，产生如下的电路图。之后，反

覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止。

▲控制单元合成后的结果。

最后，将合成完的程式码再放入另一套EDA tool，进行电路布局与绕线（Place And Route）。在经过不断的检测后，便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色，每种不同的颜色就代表着一张光罩。至于光罩究竟要如何运用呢？

▲常用的演算芯片-FFT芯片，完成电路布局与绕线的结果。

层层光罩，叠起一颗芯片

首先，目前已经知道一颗IC会产生多张的光罩，这些光罩有上下层的分别，每层有各自的任务。下图为简单的光罩例子，以积体电路中最基本的元件CMOS 为範例，CMOS全名为互补式金属氧化物半导体（Complementary metal–oxide–semiconductor），也就是将NMOS和PMOS两者做结合，形成CMOS。至于什么是金属氧化物半导体（MOS）？这种在芯片中广泛使用的元件比较难说明，一般读者也较难弄清，在这裡就不多加细究。

下图中，左边就是经过电路布局与绕线后形成的电路图，在前面已经知道每

种颜色便代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。制作是，便由底层开

始，依循上一篇IC芯片的制造中所提的方法，逐层制作，最后便会产生期望的芯片了。

至此，对于IC设计应该有初步的了解，整体看来就很清楚IC设计是一门非常复杂的专业，也多亏了电脑辅助软体的成熟，让IC设计得以加速。IC设计厂十分依赖工程师的智慧，这裡所述的每个步骤都有其专门的知识，皆可独立成多门专业的课程，像是撰写硬体描述语言就不单纯的只需要熟悉程式语言，还需要了解逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题。

什么是晶圆？

在半导体的新闻中，总是会提到以尺寸标示的晶圆厂，如8寸或是12寸晶圆厂，然而，所谓的晶圆到底是什么东西？其中8寸指的是什么部分？要产

出大尺寸的晶圆制造又有什么难度呢？以下将逐步介绍半导体最重要的基础——「晶圆」到底是什么。

晶圆（wafer），是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造比拟成用乐高积木盖房子，藉由一层又一层的堆叠，完成自己期望的造型（也就是各式芯片）。然而，如果没有良好的地基，盖出来的房子就会歪来歪去，不合自己所意，为了做出完美的房子，便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说，这个基板就是接下来将描述的晶圆。

（Souse：Flickr/Jonathan Stewart CC BY2.0）

首先，先回想一下小时候在玩乐高积木时，积木的表面都会有一个一个小小圆型的凸出物，藉由这个构造，我们可将两块积木稳固的叠在一起，且不需使用

胶水。芯片制造，也是以类似这样的方式，将后续添加的原子和基板固定在一起。因此，我们需要寻找表面整齐的基板，以满足后续制造所需的条件。

在固体材料中，有一种特殊的晶体结构──单晶（Monocrystalline）。它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性，可以形成一个平整的原子表层。因此，采用单晶做成晶圆，便可以满足以上的需求。然而，该如何产生这样的材料呢，主要有二个步骤，分别为纯化以及拉晶，之后便能完成这样的材料。

如何制造单晶的晶圆

纯化分成两个阶段，第一步是冶金级纯化，此一过程主要是加入碳，以氧化还原的方式，将氧化硅转换成98%以上纯度的硅。大部份的金属提炼，像是铁或铜等金属，皆是采用这样的方式获得足够纯度的金属。但是，98%对于芯片制造来说依旧不够，仍需要进一步提升。因此，将再进一步采用西门子制程（Siemens process）作纯化，如此，将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。

▲硅柱制造流程（Source：Wikipedia）

接着，就是拉晶的步骤。首先，将前面所获得的高纯度多晶硅融化，形成液态的硅。之后，以单晶的硅种（seed）和液体表面接触，一边旋转一边缓慢的向上拉起。至于为何需要单晶的硅种，是因为硅原子排列就和人排队一样，会需要排头让后来的人该如何正确的排列，硅种便是重要的排头，让后来的原子知道

该如何排队。最后，待离开液面的硅原子凝固后，排列整齐的单晶硅柱便完成了。

▲单晶硅柱（Souse：Wikipedia）

然而，8寸、12寸又代表什么东西呢？他指的是我们产生的晶柱，长得像铅笔笔桿的部分，表面经过处理并切成薄圆片后的直径。至于制造大尺寸晶圆又有什么难度呢？如前面所说，晶柱的制作过程就像是在做棉花糖一样，一边旋转一边成型。有制作过棉花糖的话，应该都知道要做出大而且扎实的棉花糖是相当困难的，而拉晶的过程也是一样，旋转拉起的速度以及温度的控制都会影响到晶

柱的品质。也因此，尺寸愈大时，拉晶对速度与温度的要求就更高，因此要做出高品质12寸晶圆的难度就比8寸晶圆还来得高。

只是，一整条的硅柱并无法做成芯片制造的基板，为了产生一片一片的硅晶圆，接着需要以钻石刀将硅晶柱横向切成圆片，圆片再经由抛光便可形成芯片制造所需的硅晶圆。经过这么多步骤，芯片基板的制造便大功告成，下一步便是堆叠房子的步骤，也就是芯片制造。至于该如何制作芯片呢？

层层堆叠打造的芯片

在介绍过硅晶圆是什么东西后，同时，也知道制造IC芯片就像是用乐高积木盖房子一样，藉由一层又一层的堆叠，创造自己所期望的造型。然而，盖房子有相当多的步骤，IC制造也是一样，制造IC究竟有哪些步骤？本文将将就IC 芯片制造的流程做介绍。

在开始前，我们要先认识IC芯片是什么。IC，全名积体电路（Integrated Circuit），由它的命名可知它是将设计好的电路，以堆叠的方式组合起来。藉由这个方法，我们可以减少连接电路时所需耗费的面积。下图为IC电路的3D 图，从图中可以看出它的结构就像房子的樑和柱，一层一层堆叠，这也就是为何会将IC制造比拟成盖房子。

▲IC芯片的3D剖面图。（Source：Wikipedia）

从上图中IC芯片的3D剖面图来看，底部深蓝色的部分就是上一篇介绍的晶圆，从这张图可以更明确的知道，晶圆基板在芯片中扮演的角色是何等重要。至于红色以及土黄色的部分，则是于IC制作时要完成的地方。

首先，在这裡可以将红色的部分比拟成高楼中的一楼大厅。一楼大厅，是一栋房子的门户，出入都由这裡，在掌握交通下通常会有较多的机能性。因此，和其他楼层相比，在兴建时会比较复杂，需要较多的步骤。在IC电路中，这个大厅就是逻辑闸层，它是整颗IC中最重要的部分，藉由将多种逻辑闸组合在一起，完成功能齐全的IC芯片。

黄色的部分，则像是一般的楼层。和一楼相比，不会有太复杂的构造，而且每层楼在兴建时也不会有太多变化。这一层的目的，是将红色部分的逻辑闸相连在一起。之所以需要这么多层，是因为有太多线路要连结在一起，在单层无法容纳所有的线路下，就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中，不同层的线路会上下相连以满足接线的需求。

分层施工，逐层架构

知道IC的构造后，接下来要介绍该如何制作。试想一下，如果要以油漆喷罐做精细作图时，我们需先割出图形的遮盖板，盖在纸上。接着再将油漆均匀地喷在纸上，待油漆乾后，再将遮板拿开。不断的重复这个步骤后，便可完成整齐且复杂的图形。制造IC就是以类似的方式，藉由遮盖的方式一层一层的堆叠起来。

制作IC时，可以简单分成以上4种步骤。虽然实际制造时，制造的步骤会有差异，使用的材料也有所不同，但是大体上皆采用类似的原理。这个流程和

油漆作画有些许不同，IC制造是先涂料再加做遮盖，油漆作画则是先遮盖再作画。以下将介绍各流程。

金属溅镀：将欲使用的金属材料均匀洒在晶圆片上，形成一薄膜。

涂布光阻：先将光阻材料放在晶圆片上，透过光罩（光罩原理留待下次说明），将光束打在不要的部分上，破坏光阻材料结构。接着，再以化学药剂将被破坏的材料洗去。

蚀刻技术：将没有受光阻保护的硅晶圆，以离子束蚀刻。

光阻去除：使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。

最后便会在一整片晶圆上完成很多IC芯片，接下来只要将完成的方形IC 芯片剪下，便可送到封装厂做封装，至于封装厂是什么东西？就要待之后再做说明啰。

▲各种尺寸晶圆的比较。（Source：Wikipedia）

纳米制程是什么？

三星以及台积电在先进半导体制程打得相当火热，彼此都想要在晶圆代工中抢得先机以争取订单，几乎成了14纳米与16纳米之争，然而14纳米与16纳米这两个数字的究竟意义为何，指的又是哪个部位？而在缩小制程后又将来带来什么好处与难题？以下我们将就纳米制程做简单的说明。

纳米到底有多细微？

在开始之前，要先了解纳米究竟是什么意思。在数学上，纳米是

0.000000001公尺，但这是个相当差的例子，毕竟我们只看得到小数点后有很多个零，却没有实际的感觉。如果以指甲厚度做比较的话，或许会比较明显。

用尺规实际测量的话可以得知指甲的厚度约为0.0001公尺（0.1毫米），也就是说试着把一片指甲的侧面切成10万条线，每条线就约等同于1纳米，由此可略为想像得到1纳米是何等的微小了。

知道纳米有多小之后，还要理解缩小制程的用意，缩小电晶体的最主要目的，就是可以在更小的芯片中塞入更多的电晶体，让芯片不会因技术提升而变得更大；其次，可以增加处理器的运算效率；再者，减少体积也可以降低耗电量；最后，芯片体积缩小后，更容易塞入行动装置中，满足未来轻薄化的需求。

再回来探究纳米制程是什么，以14纳米为例，其制程是指在芯片中，线最小可以做到14纳米的尺寸，下图为传统电晶体的长相，以此作为例子。缩小电晶体的最主要目的就是为了要减少耗电量，然而要缩小哪个部分才能达到这个目的？左下图中的L就是我们期望缩小的部分。藉由缩小闸极长度，电流可以用更短的路径从Drain端到Source端（有兴趣的话可以利用Google以MOSFET搜寻，会有更详细的解释）。

（Source：https://www.sodocs.net/doc/f113929523.html,）

此外，电脑是以0和1作运算，要如何以电晶体满足这个目的呢？做法就是判断电晶体是否有电流流通。当在Gate端（绿色的方块）做电压供给，电流就会从Drain端到Source端，如果没有供给电压，电流就不会流动，这样就可以表示1和0。（至于为什么要用0和1作判断，有兴趣的话可以去查布林代数，我们是使用这个方法作成电脑的）

尺寸缩小有其物理限制

不过，制程并不能无限制的缩小，当我们将电晶体缩小到20纳米左右时，就会遇到量子物理中的问题，让电晶体有漏电的现象，抵销缩小L时获得的效益。作为改善方式，就是导入FinFET（Tri-Gate）这个概念，如右上图。在Intel 以前所做的解释中，可以知道藉由导入这个技术，能减少因物理现象所导致的漏电现象。

（Source：https://www.sodocs.net/doc/f113929523.html,）

更重要的是，藉由这个方法可以增加Gate端和下层的接触面积。在传统的做法中（左上图），接触面只有一个平面，但是采用FinFET（Tri-Gate）这个技术后，接触面将变成立体，可以轻易的增加接触面积，这样就可以在保持一样的接触面积下让Source-Drain端变得更小，对缩小尺寸有相当大的帮助。

最后，则是为什么会有人说各大厂进入10纳米制程将面临相当严峻的挑战，主因是1颗原子的大小大约为0.1纳米，在10纳米的情况下，一条线只有不到100颗原子，在制作上相当困难，而且只要有一个原子的缺陷，像是在制作过程中有原子掉出或是有杂质，就会产生不知名的现象，影响产品的良率。

如果无法想像这个难度，可以做个小实验。在桌上用100个小珠子排成一个10×10的正方形，并且剪裁一张纸盖在珠子上，接着用小刷子把旁边的的珠子刷掉，最后使他形成一个10×5的长方形。这样就可以知道各大厂所面临到的困境，以及达成这个目标究竟是多么艰巨。

随着三星以及台积电在近期将完成14纳米、16纳米FinFET的量产，两者都想争夺Apple下一代的iPhone芯片代工，我们将看到相当精彩的商业竞争，同时也将获得更加省电、轻薄的手机，要感谢摩尔定律所带来的好处呢。告诉你什么是封装

经过漫长的流程，从设计到制造，终于获得一颗IC芯片了。然而一颗芯片相当小且薄，如果不在外施加保护，会被轻易的刮伤损坏。此外，因为芯片的尺寸微小，如果不用一个较大尺寸的外壳，将不易以人工安置在电路板上。因此，本文接下来要针对封装加以描述介绍。

目前常见的封装有两种，一种是电动玩具内常见的，黑色长得像蜈蚣的DIP 封装，另一为购买盒装CPU时常见的BGA封装。至于其他的封装法，还有早期CPU使用的PGA（Pin Grid Array；Pin Grid Array）或是DIP的改良版QFP（塑料方形扁平封装）等。因为有太多种封装法，以下将对DIP以及BGA 封装做介绍。

传统封装，历久不衰

首先要介绍的是双排直立式封装（Dual Inline Package；DIP），从下图可以看到采用此封装的IC芯片在双排接脚下，看起来会像条黑色蜈蚣，让人印象深刻，此封装法为最早采用的IC封装技术，具有成本低廉的优势，适合小型且不需接太多线的芯片。但是，因为大多采用的是塑料，散热效果较差，无法满足现行高速芯片的要求。因此，使用此封装的，大多是历久不衰的芯片，如下图中的OP741，或是对运作速度没那么要求且芯片较小、接孔较少的IC芯片。

▲左图的IC芯片为OP741，是常见的电压放大器。右图为它的剖面图，这个封装是以金线将芯片接到金属接脚（Leadframe）。（Source：左图Wikipedia、右图Wikipedia）

至于球格阵列（Ball Grid Array，BGA）封装，和DIP相比封装体积较小，可轻易的放入体积较小的装置中。此外，因为接脚位在芯片下方，和DIP相比，可容纳更多的金属接脚

芯片的制造工艺流程

芯片的制造 半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司，IC 设公司计依客户的需求设计出电路图，硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。中游的IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂实施封装与测试，即大功告成！ (1)硅晶圆制造 半导体产业的最上游是硅晶圆制造。事实上，上游的硅晶圆产业又是由三个子产业形成的，依序为硅的初步纯化→多晶硅的制造→硅晶圆制造。 a硅的初步纯化 将石英砂(SiO2)转化成冶金级硅(硅纯度98%以上)。 b多晶硅的制造 将冶金级硅制成多晶硅。这里的多晶硅可分成两种：高纯度(99.999999999%，11N)与低纯度(99.99999%，7N)两种。高纯度是用来制做IC等精密电路IC，俗称半导体等级多晶硅；低纯度则是用来制做太阳能电池的，俗称太阳能等级多晶硅。 c硅晶圆制造 将多晶硅制成硅晶圆。硅晶圆又可分成单晶硅晶圆与多晶硅晶圆两种。一般来说，IC制造用的硅晶圆都是单晶硅晶

圆，而太阳能电池制造用的硅晶圆则是单晶硅晶圆与多晶硅晶圆皆有。一般来说，单晶硅的效率会较多晶硅高，当然成本也较高。 (2)IC设计 前面提到硅晶圆制造，投入的是石英砂，产出的是硅晶圆。IC设计完成后，产出则是电路图，最后制成光罩送往IC 制造公司，设计就告一段落了！ 不过，要让理工科以外的人了解IC设计并不是件容易的事(就像要让念理工的人了解复杂的衍生性金融商品一样)，作者必需要经过多次外出取材才有办法办到。这里先大概是一下观念，请大家发挥一下你们强大的想像力！ 简单来讲，IC设计可分成几个步骤，依序为：规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。 a规格制定 品牌厂或白牌厂(没有品牌的品牌厂)的工程师和IC设计工程师接触，并开出他们需要的IC的规格给IC设计工程师。讨论好规格后，工程师们就开始工作了！ b逻辑设计 所谓的“逻辑”设计图，就是指它是由简单的逻辑元件构成，而不是由半导体种类电路元件(如二极体、电晶体等)所构成。什么是逻辑元件呢？像是AND Gate(故名思意，两个输入都是1的话，输出才是1，否则输出就是0)，OR Gate(两

芯片设计和生产流程

芯片设计和生产流程 大家都是电子行业的人，对芯片，对各种封装都了解不少，但是你 知道一个芯片是怎样设计出来的么？你又知道设计出来的芯片是 怎么生产出来的么？看完这篇文章你就有大概的了解。 复杂繁琐的芯片设计流程 芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的IC芯片（这些会在后面介绍）。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。但是IC设计中的建筑师究竟是谁呢？本文接下来要针对IC设计做介绍。 在IC生产流程中，IC多由专业IC设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、Intel等知名大厂，都自行设计各自的IC芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为IC是由各厂自行设计，所以IC设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗IC芯片时，究竟有那些步骤？设计流程可以简单分成如下。

设计第一步，订定目标 在IC设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。 规格制定的第一步便是确定IC的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合IEEE802.11等规範， 不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后则是

确立这颗IC的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。 设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在IC芯片中，便是使用硬体描述语言（HDL）将电路描写出来。常使用的HDL有Verilog、VHDL等，藉由程式码便可轻易地将一颗IC地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。 ▲32bits加法器的Verilog范例。 有了电脑，事情都变得容易 有了完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在IC设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的HDL code，放入电子设计自动化工具（EDA tool），让电脑将HDL code转换成逻辑电路，产生如下的电路图。之后，反

生产流程设计与选择(doc6)(1)

生产流程设计与选择 一、生产流程的类型 生产流程一般有三种基本类型：按产品进行的生产流程、按加工路线进行的生产流程和按项目组织的生产流程。 （一）按产品进行的生产流程 按产品进行的生产流程就是以产品或提供的服务为对象，按照生产产品或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线生产。例如汽车装配线、电视机装配线等就是典型的流水式生产。连续型企业的生产一般都是按产品组织的生产流程。由于是以产品为对象组织的生产流程，又叫对象专业化形式。这种形式适用于大批量生产。 （二）按加工路线进行的生产流程 对于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不同，因而不能象流水作业那样以产品为对象组织生产流程，只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程，而不管是何种产品或服务对象。设备与人力按工艺内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只能完成相同或相似工艺内容的加工任务。不同的产品有不同的加工路线，它们流经的生产单位取决于产品本身的工艺过程，又叫工艺专业化形式。这种形式适用于多品种小批量或单件生产。 （三）按项目组织的生产流程 对有些任务，如拍一部电影、组织一场音乐会、生产一件产品和盖一座大楼等，每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节都按一定秩序依次进行，有些工序可以并行作业，有些工序又必须顺序作业。三种生产流程的特征比较列于表3—3中。 表3—3 不同生产流程特征比较

二、生产流程设计的基本内容 生产流程设计所需要的信息包括产品信息、运作系统信息和运作战略，在设计过程中应考虑选择生产流程、垂直一体化研究、生产流程研究、设备研究和设施布局研究等方面的基本问题，慎重思考，合理选择，根据企业现状、产品要求合理配置企业资源，高效、优质和低耗地进行生产，有效满足市场需求。 生产流程设计的结果体现为如何进行产品生产的详细文件，对生产运作资源的配置、生产运作过程及方法措施提出明确要求。生产运作流程设计的内容见表3－4所示。 三、影响生产流程设计的主要因素 影响生产流程设计的因素很多，其中最主要的是产品（服务）的构成特征，因为生产系统就是为生产产品或提供服务而存在的，离开了用户对产品的需求，生产系统也就失去了存在的意义。 表3－4生产流程设计的内容

IC 芯片设计制造到封装全流程

一、复杂繁琐的芯片设计流程 芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的 IC 芯片(这些会在后面介绍)。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。但是IC 设计中的建筑师究竟是谁呢?本文接下来要针对IC 设计做介绍。 在IC 生产流程中，IC 多由专业 IC 设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、Intel 等知名大厂，都自行设计各自的 IC 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为IC 是由各厂自行设计，所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗 IC 芯片时，究竟有那些步骤?设计流程可以简单分成如下。 设计第一步，订定目标 在IC 设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合IEEE 802.11 等规范，不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗IC 的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。 设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在IC 芯片中，便是使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的 HDL 有Verilog、VHDL 等，藉由程式码便可轻易地将一颗IC 地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。 ▲ 32 bits 加法器的Verilog 范例 有了电脑，事情都变得容易 有了完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在IC 设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的HDL code，放入电子设计自动化工具(EDA tool)，让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路，产生如下的电路图。之后，反覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止。

产品生产工序设计流程

一．生产管理 1.产品生产工序设计 查询出产品档案表（D_FILE）中的审核标志=“已审核”物料组成标志=“已设 计”库存分配标志=“未分配”的产品的所有信息 SQL语句为：select * from D_FILE where DESIGN_MODULE_TAG=’ W001-1’ and CHECK_TAG=’ S001-1’ and DESIGN_CELL_TAG=’未设计’ 页面结果为下 产品编号点击进去可以查看产品信息实现方法：window.open() 页面为产品设计模块中（方文琼）的的页面 点击制定设计单进入 点击添加工序进入实现方法window.open() 用户点击添加则将工序放入

用户添加数据其中工时数工时单位单位工时成本不能为空工时成本小计为 工时数*单位工时成本自动计算 用户点击提交后。将所需数据添入产品生产工序明细（M_DESIGN_PROCEDURE_DETAILS）产品生产工序（M_DESIGN_PROCEDURE）并且在添加数据是注意非空字段的设置 登记时间为制定设计单的时间 2.产品生产工序设计单审核 审核时工时数工时单位单位工时成本能继续编辑用户点击确定将所需数据添入产品生产工序明细（M_DESIGN_PROCEDURE_DETAILS）产品生产工序（M_DESIGN_PROCEDURE）非空字段注意设置相应的数据 3．产品生产工序设计单查询 查询结果

点击设计单编号跳转界面到 4. 产品生产工序设计单变更 点击变更进入 其中工时数工时单位单位工时成本为编辑状态点击添加新工序则添加 详细信息见产品生产工序设计 用户重新提交后审核状态为未审核

芯片制作工艺流程

芯片制作工艺流程 工艺流程 1) 表面清洗 晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护之,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。 2) 初次氧化 有热氧化法生成SiO2 缓冲层，用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力 氧化技术 干法氧化 Si(固) + O2 à SiO2(固) 湿法氧化 Si(固) +2H2O à SiO2(固) + 2H2 干法氧化通常用来形成，栅极二氧化硅膜，要求薄，界面能级和固定电荷密度低的薄膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。当SiO2膜较薄时，膜厚与时间成正比。SiO2膜变厚时，膜厚与时间的平方根成正比。因而，要形成较厚的SiO2膜，需要较长的氧化时间。SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时，因在于OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。氧化反应，Si 表面向深层移动，距离为SiO2膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的SiO2膜，去除后的Si表面的深度也不同。SiO2膜为透明，通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为200nm，如果预告知道是几次干涉，就能正确估计。对其他的透明薄膜，如知道其折射率，也可用公式计算出 (d SiO2) / (d ox) = (n ox) / (n SiO2)。SiO2膜很薄时，看不到干涉色，但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。 SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。(100)面的Si的界面能级密度最低，约为10E+10 -- 10E+11/cm –2 .e V -1 数量级。(100)面时，氧化膜中固定电荷较多，固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。 3) CVD(Chemical Vapor deposition)法沉积一层Si3N4(Hot CVD或LPCVD)。 1 常压CVD (Normal Pressure CVD) NPCVD为最简单的CVD法，使用于各种领域中。其一般装置是由(1)输送反

生产流程设计与选择

生产流程设计与选择 、生产流程的类型 生产流程一般有三种基本类型：按产品进行的生产流程、按加工路线进行的生产流程和按项目组织的生产流程 （一）按产品进行的生产流程 按产品进行的生产流程就是以产品或提供的服务为对象，按照生产产品或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线生产。例如汽车装配线、电视机装配线等就是典型的流水式生产。连续型企业的生产一般都是按产品组织的生产流程。由于是以产品为对象组织的生产流程，又叫对象专业化形式。这种形式适用于大批量生产。 （二）按加工路线进行的生产流程 对于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不同，因而不能象流水作业那样以产品为对象组织生产流程，只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程，而不管是何种产品或服务对象。设备与人力按工艺内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只能完成相同或相似工艺内容的加工任务。不同的产品有不同的加工路线，它们流经的生产单位取决于产品本身的工艺过程，又叫工艺专业化形式。这种形式适用于多品种小批量或单件生产。 （三）按项目组织的生产流程 对有些任务，如拍一部电影、组织一场音乐会、生产一件产品和盖一座大楼等，每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节都按一定秩序依次进行，有些工序可以并行作业，有些工序又必须顺序作业。三种生产流程的特征比较列于表3—3中。 表3—3不同生产流程特征比较

、生产流程设计的基本内容 生产流程设计所需要的信息包括产品信息、运作系统信息和运作战略，在设计过程中应考虑选择生产流程、垂直一体化研究、生产流程研究、设备研究和设施布局研究等方面的基本问题，慎重思考，合理选择，根据企业现状、产品要求合理配置企业资源，高效、优质和低耗地进行生产，有效满足市场需求。

电视机生产工艺流程设计

第1章工艺文件 一、工艺工作： 1、工艺工作的重要性 一个工业企业如果没有工艺工作，没有一个合理的工艺工作程序，就很难想像会搞出高质量、高水平的产品来，企业的管理必然混乱。工艺工作在电子工业中占有重要位置。 工艺文件在电子企业部门必备的一种技术资料。他是加工、装配检验的技术依据，是生产路线、计划、调度、原材料准备、劳动力组织、定额管理、工模具管理、、质量管理等的主要依据和前提。只有建立一套完整的、合理而行之有效的工艺工作程序和工艺文件体系，才能保证实现企业的优质、高效、低消耗的安全生产，才能使企业获得最佳的经济效益。 2、工艺工作的程序 在工业企业中，最基础的工作是产品的生产和生产技术管理工作。在一个企业中，把原材料制成零件，把零件组装成部件、整件，是一项很复杂的工作，必须通过一种计划的形式来组织和指导。为了使生产活动有秩序按计划进行，各企业应有一个符合本企业客观规律的工作程序。 典型的工艺工作程序框图如附录： 3、工艺工作程序的说明： a.工艺性调研和访问用户由主管工艺人员参加新产品的设计调研和老用户访问工作，了解国内外同类产品的性能指标一用户对该产品的意见和要求. b.参加新产品设计方案的讨论和老产品改进设计方案的讨论针对产品的结构、性能、精度的特点和企业的计算水平、设备条件等进行工艺分析，提出改进产品的意见. c.审查产品设计的工艺性由有关工艺人员对产品设计图样进行工艺性审查，提出工艺性审查意见书. d.编织工艺方案工艺方案是工艺计算准备工作的重要指导性文件，由主管工艺人员负责编写. 编制工艺方案的一句是：1产品图纸（技术条件）和产品标准及其他有关技术文件. 2 有关领导和科室的意见 3产品的生产批量和周期 4有关工艺资料，如企业的设备条件、工人计算等级和技术水平等. 5企业现有工艺技术水平和国内外同类产品的新工艺新技术成就. 工艺方案的一般内容是：1.根据产品的生产特性、生产类型，规定工艺文件的种类，并规定工装系数 2专用设备、工装的量刃刀的购置、改进和意见. 3提出关键工艺实验项目的新工艺、新材料在本产品上的实施意见，进行必要的技术经济分析. 4提出外购件和外协件项目 5根据产品的企业具体情况，提出生产组织和设备的调

芯片制作工艺流程

工艺流程 1)表面清洗 晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护之,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。 2)初次氧化 有热氧化法生成SiO2缓冲层，用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力 氧化技术 干法氧化Si(固)+O2àSiO2(固) 湿法氧化Si(固)+2H2OàSiO2(固)+2H2 干法氧化通常用来形成，栅极二氧化硅膜，要求薄，界面能级和固定电荷密度低的薄膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。当SiO2膜较薄时，膜厚与时间成正比。SiO2膜变厚时，膜厚与时间的平方根成正比。因而，要形成较厚的SiO2膜，需要较长的氧化时间。SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时，因在于OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。氧化反应，Si表面向深层移动，距离为SiO2膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的SiO2膜，去除后的Si表面的深度也不同。SiO2膜为透明，通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为200nm，如果预告知道是几次干涉，就能正确估计。对其他的透明薄膜，如知道其折射率，也可用公式计算出 (d SiO2)/(d ox)=(n ox)/(n SiO2)。SiO2膜很薄时，看不到干涉色，但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。 SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。(100)面的Si的界面能级密度最低，约为10E+10--10E+11/cm–2.e V-1数量级。(100)面时，氧化膜中固定电荷较多，固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。 3)CVD(Chemical Vapor deposition)法沉积一层Si3N4(Hot CVD或LPCVD)。 1常压CVD(Normal Pressure CVD) NPCVD为最简单的CVD法，使用于各种领域中。其一般装置是由(1)输送反应气体至反应炉的载气体精密装置；(2)使反应气体原料气化的反应气体气化室；(3)反应炉；(4)反应后的气体回收装置等所构成。其中中心部分为反应炉，炉的形式可分为四个种类，这些装置中重点为如何将反应气体均匀送入，故需在反应气体的流动与基板位置上用心改进。当为水平时，则基板倾斜；当为纵型时，着反应气体由中心吹出，且使基板夹具回转。而汽缸型亦可同时收容多数基板且使夹具旋转。为扩散炉型时，在基板的上游加有混和气体使成乱流的

芯片设计流程详解

芯片设计流程详解 芯片，指的是内含集成电路的硅片，所以芯片又被称集成电路，可能只有2.5厘米见方大小，但是却包含几千万个晶体管，而较简单的处理器可能在几毫米见方的芯片上刻有几千个晶体管。芯片是电子设备中最重要的部分，承担着运算和存储的功能。 高大上的芯片设计流程 一颗芯片的诞生，可以分为设计与制造两个环节。芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出想要的IC 芯片，然而，没有设计图，拥有再强大的制造能力也无济于事。 在IC 生产流程中，IC 多由专业IC 设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、Intel 等知名大厂，都自行设计各自的IC 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。所以，IC设计是整个芯片成型最重要的一环。 先看看复杂繁琐的芯片设计流程： 芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的IC 芯片（这些会在后面介绍）。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。 但是IC 设计中的建筑师究竟是谁呢？接下来要针对IC 设计做介绍： 在IC 生产流程中，IC 多由专业IC 设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、Intel 等知名大厂，都自行设计各自的IC 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为IC 是由各厂自行设计，所以IC 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗IC 芯片时，究竟有那些步骤？设计流程可以简单分成如下。 设计第一步，定目标 在IC 设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才

生产加工工艺设计流程及加工工艺设计要求

生产工艺主讲人：吴书法 生产加工工艺流程及加工工艺要求 一，工艺流程表 制造工艺流程表

注：从原材料入库到成品入库，根据产品标准书的标准要求规定，全程记录及管理。 二，下料工艺 我们公司下料分别使用：①数控激光机下料②剪板机下料③数控转塔冲下料④普通冲床下料⑤芬宝生产线下料⑥火焰切割机下料⑦联合冲剪机下料 今天重点的讲一下：①②

1两台激光下料机。型号分别为：HLF-1530-SM、HLF-2040-SM 2 操作步骤 2.1 开机 2.1.1 打开总电源开关 2.1.2 打开空气压缩机气源阀门，开始供气 2.1.3 打开稳压电源 2.1.4 打开机床电源 2.1.5 打开冷干机电源，待指针指在绿色区间内，再打开冷干机气阀 2.1.6 打开切割辅助气体（气体压力参照氧气、氮气的消耗附图） 2.1.7 待数控系统开机完成，松开机床操作面板上的急停按钮，执行机床回零操作 2.1.8 打开激光器电源开关，（夏天等待30分钟）打开水冷机，待水温在“低温21℃，高温31℃”，再打开机床操作面板上的“激光开关”按钮，等待按钮上方LED灯由闪烁变为常亮。开机完成。 2.2 常规操作步骤 2.2.1 在【JOG】状态下，按下【REF.POINT】，再按回零键，执行回零操作 2.2.2 在2.1生效的情况下，按下“标定”键，执行割嘴清洁和标定程序。 2.2.3 根据相应的板材，调节焦距位置、选择合适大小的割嘴，然后调整割嘴中心。 2.2.4 打开导向红光，用手轮或控制面板，将切割头移动到板材上方起点位置，关闭导向红光，关闭防护门。 2.2.5 打开所用切割程序，确定无误后一次点击“AUTO”,“RESET”，“CYCLE START"。 2.2.6 切割结束将 Z 轴抬高再交换工作台，取出工件摆放整齐，做好标识。

芯片制作流程

芯片制作全过程 芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序（Wafer Fabrication）、晶圆针测工序（Wafer Probe）、构装工序（Packaging）、测试工序（Initial Test and Final Test）等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段（Front End）工序，而构装工序、测试工序为后段（Back End）工序。 1、晶圆处理工序：本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件（如晶体管、电容、逻辑开关等），其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关，但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗，再在其表面进行氧化及化学气相沉积，然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤，最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。 2、晶圆针测工序：经过上道工序后，晶圆上就形成了一个个的小格，即晶粒，一般情况下，为便于测试，提高效率，同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品；但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用针测（Probe）仪对每个晶粒检测其电气特性，并将不合格的晶粒标上记号后，将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒，再按其电气特性分类，装入不同的托盘中，不合格的晶粒则舍弃。 3、构装工序：就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖板，用胶水封死。其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路芯片（即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色，两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块）。 4、测试工序：芯片制造的最后一道工序为测试，其又可分为一般测试和特殊测试，前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性，如消耗功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片，依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数，从相近参数规格、品种中拿出部分芯片，做有针对性的专门测试，看是否能满足客户的特殊需求，以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况

HDL开发的流程和工具IC设计流程典型芯片开发步骤

HDL 开发的流程和工具IC 设计流程典型芯片开发步骤 HDL 开发的流程和工具+IC 设计流程+典型芯片开发步 2006-11-23 19:17:04| 分类： IC |字号订阅HDL 相关工具简介 HDL 即Hardware Description Language ，硬件描述语言，主要用来描术电子电路的结构、行为、功能和接口。采用HDL 语言描述电路与传统的利用原理图设计电路有很大的不同，主要特点如下：采用自顶向下的设计方式采用语言描述硬件多种输入方式存档、交流方便便于集体协作便于早期规划电脑辅助完成部分工作电路验证更完善 HDL 语言有多种，现最流行的是VHDL 和Verilog HDL ，并且各有其特点。一般认为VHDL 语法类似于Ada 语言，语法繁锁，关键字较长，学习较困难，对电路的行为描述能力较强，但对开关级电路描述能力不强；Verilog 则类似于C 语言，语法简洁，入门较易，对底层电路描述能力较强，但行为描述能力较VHDL 弱。但VHDL 和Verilog 的市场占有率相当，且各EDA 工具一般都支持两种语言，所以很难断言哪种语言将更有前途。目前两种语言都在发展当

中。最近用C 语言描述硬件电路也已加大了研究力度。 用HDL 语言开发电路一般分为几个阶段：HDL 语言输入、逻辑综合、仿真、布线,适配 这是FPGA/CPLD 开发中所用到的步骤，如果是集成电路开发，则不需适配，在布局、仿真完成后即可到制程厂生产。 输入较常用的输入方式是文本输入方式。一般的HDL 仿真、综合软件或FPGA/CPLD 厂家提供的集成开发环境都包含语法敏感的输入工具，不需要另外寻找。但也有例外，例如 Synopsys 的FPGA Express 就不带编辑器，给使用带来些许不变。Modelsim 所

IC芯片生产流程

IC芯片生产流程：从设计到制造与封装 2016-06-14 芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的 IC 芯片（这些会在后面介绍）。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。但是 IC 设计中的建筑师究竟是谁呢？本文接下来要针对 IC 设计做介绍。 在 IC 生产流程中，IC 多由专业 IC 设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、Intel 等知名大厂，都自行设计各自的 IC 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 IC 是由各厂自行设计，所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗IC 芯片时，究竟有那些步骤？设计流程可以简单分成如下。

设计第一步，订定目标 在 IC 设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。 规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等规範，不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 IC 的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。 设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在 IC 芯片中，便是使用硬体描述语言（HDL）将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 地功能表

生产流程设计与选择

生产流程设计与选择 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

生产流程设计与选择 一、生产流程的类型 生产流程一般有三种基本类型：按产品进行的生产流程、按加工路线进行的生产流程和按项目组织的生产流程。 （一）按产品进行的生产流程 按产品进行的生产流程就是以产品或提供的服务为对象，按照生产产品或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线生产。例如汽车装配线、电视机装配线等就是典型的流水式生产。连续型企业的生产一般都是按产品组织的生产流程。由于是以产品为对象组织的生产流程，又叫对象专业化形式。这种形式适用于大批量生产。 （二）按加工路线进行的生产流程 对于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不同，因而不能象流水作业那样以产品为对象组织生产流程，只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程，而不管是何种产品或服务对象。设备与人力按工艺内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只能完成相同或相似工艺内容的加工任务。不同的产品有不同的加工路线，它们流经的生产单位取决于产品本身的工艺过程，又叫工艺专业化形式。这种形式适用于多品种小批量或单件生产。 （三）按项目组织的生产流程 对有些任务，如拍一部电影、组织一场音乐会、生产一件产品和盖一座大楼等，每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节都按一定秩序依次进行，有些工序可以并行作业，有些工序又必须顺序作业。三种生产流程的特征比较列于表3—3中。 表3—3 不同生产流程特征比较

二、生产流程设计的基本内容

IC集成电路设计工艺流程

集成电路设计工艺流程 晶体的生长 晶体切片成 wafer 晶圆制作 功能设计à模块设计à电路设计à版图设计à制作光罩 工艺流程 1) 表面清洗 晶圆表面附着一层大约 2um 的 Al2O3 和甘油混合液保护之 , 在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。 2) 初次氧化 有热氧化法生成 SiO2 缓冲层，用来减小后续中 Si3N4 对晶圆的应力 氧化技术 干法氧化 Si( 固 ) + O2 à SiO2( 固 ) 湿法氧化 Si( 固 ) +2H2O à SiO2( 固 ) + 2H2 干法氧化通常用来形成，栅极二氧化硅膜，要求薄，界面能级和固定电荷密度低的薄膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。当 SiO2 膜较薄时，膜厚与时间成正比。 SiO2 膜变厚时，膜厚与时间的平方根成正比。因而，要形成较厚的 SiO2 膜，需要较长的氧化时间。 SiO2 膜形成的速度取决于经扩散穿过 SiO2 膜到达硅表面的 O2 及 OH 基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时，因在于 OH 基在 SiO2 膜中的扩散系数比 O2 的大。氧化反应， Si 表面向深层移动，距离为 SiO2 膜厚的 0.44 倍。因此，不同厚度的 SiO2 膜，去除后的 Si 表面的深度也不同。 SiO2 膜为透明，通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为 200nm ，如果预告知道是几次干涉，就能正确估计。对其他的透明薄膜，如知道其折射率，也可用公式计算出 (d SiO2) / (d ox) = (n ox) / (n SiO2) 。 SiO2 膜很薄时，看不到干涉色，但可利用 Si 的疏水性和 SiO2 的亲水性来判断 SiO2 膜是否存在。也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。

芯片设计过程【芯片设计】

编者按 原文由小熊在线最先发表，介绍了navida公司设计图象处理芯片（GPU）的全过程，本站对文章中一些专业内容进行了修改和补充，让大家可以对大规模芯片设计的过程，以及FPGA在IC 设计中的作用，有一个形象的了解。 前言 人类对视觉信号天生的敏感决定了对图形处理硬件性能的渴求成了现阶段硬件产业最炙手可热的话题。与满足听觉的音频设备相比，现在的图形处理技术水平给图形处理还留有很大的发展空间，这就决定了这个产业的竞争充满了变数，在技术开发和市场推广策略上稍有不慎就会别别人赶超。为了应付激烈的行业竞争，设计出更高性能的图形处理芯片已经成为各个厂商保持自身竞争力水平最重要的手段。今天我就来大家做一次特殊的旅行，了解图形芯片设计研发的全过程，事实上现在绝大多数的芯片设计厂商都是依照这个程序来进行新品研发的。 确定研发方案和硬件语言描述 与任何一个靠生产产品谋求发展的企业一样，设计推出一款新的GPU 的第一步理所当然的是市场的调研和产品的开发规划。在这段时间内，未来产品的相关定位，主要占领的市场范围等话题都被提到桌面上讨论，这些问题讨论的结果最终将决定产品最终的研发方案的大体内容：研发成本，研发周期以及开发过程中需要的资源等等。 接下来就要在研发方案确定的大方向的技术上研究从生产工艺，芯片代工等具体的细节问题进行商议。在成本的限制范围内决定诸如集成晶体管数量等物理参数；紧接着就要在符合生产工艺的芯片代工厂中做出选择了，决定这个的因素很多，当然第一点是能提供生产芯片要求的工艺水平，比如0.15微米，0.13微米，甚至90纳米，其次是代工厂的产品质量和价格因素。当然很多时候芯片在设计的时候就计划使用比较超前的工艺，保证选择的代工厂（即芯片生产的公司比如 1

自动化生产线设计制造流程

自动化生产线设计制造流程 由于自动化生产线包括各种各样的自动化专机和机器人，所以自动化生产线的设计制造过程比较复杂。下面以典型的自动化装配检测生产线为例，说明其设计制造流程。目前国内从事自动化装备行业的相关企业通常是按以下步骤进行的： 1. 总体方案设计 设计时要考虑既要实现产品的装配工艺，满足要求的生产节拍，同时还要考虑输送系统与各专机和机器人之间在结构与控制方面的衔接，通过工序与节拍优化，使生产线的结构最简单、效率最高，获得最佳的性价比。因此总体方案设计的质量至关重要，需要在对产品的装配工艺流程进行充分研究的基础上进行。 ①对产品的结构、使用功能及性能、装配工艺要求、工件的姿态方向、工 艺方法、工艺流程、要求的生产节拍、生产线布置场地要求等进行深人研究，必要时可能对产品的原工艺流程进行调整。 ②确定各工序的先后次序、工艺方法、各工位节拍时间、各工位占用空间 尺寸、输送线方式及主要尺寸、工件在物送线上的分隔与挡停、工件的换向与变位等。 2. 总体设计方案评审 组织专家对总体方案设计进行评审，发现总体方案设计中可能的缺陷或错误，避免造成更大的损失。 3. 详细设计 总体方案确定后就可以进行详细设计了。详细设计阶段包括机械结构设计和电气控制系统设计。 ①机械结构设计 详细设计阶段耗时最长、工作量最大的工作为机械结构设计，包括各专机结构设计和输送系统设计。设计图纸包括装配图、部件图、零件图、气动回路图、气动系统动作步骤图、标准件清单、外购件清单、机加工件清单等。 由于目前自动机械行业产业分工高度专业化，因此在机械结构设计方面，通常并不是全部的结构都自行设计制造，例如输送线经常采用整体外包的方式，委托专门生产输送线的企业设计制造，部分特殊的专用设备如机器人也直接向专业

全面易懂的芯片制造个人经验总结

第 4 章芯片制造概述 本章介绍芯片生产工艺的概况。（1）通过在器件表面生成电路元件的工艺顺序，来阐述4种最基本的平面制造工艺。（2）解释从电路功能设计图到光刻掩膜版生产的电路设计过程。（3）阐述了晶圆和器件的相关特性与术语。 晶圆生产的目标 芯片的制造，分为4个阶段：原料制作、单晶生长和晶圆的制造、集成电路晶圆的生产、集成电路的封装。 前两个阶段已经在前面第3章涉及。本章讲述的是第3个阶段，集成电路晶圆生产的基础知识。 集成电路晶圆生产(wafer fabrication)是在晶圆表面上和表面内制造出半导体器件的一系列生产过程。 整个制造过程从硅单晶抛光片开始，到晶圆上包含了数以百计的集成电路芯片。 晶圆生产的阶段 晶圆术语

下图列举了一片成品晶圆。 晶圆术语 晶圆表面各部分的名称如下： （1）器件或叫芯片（Chip，die，device，circuit，microchip，bar）：这是指在晶圆表面占大部分面积的微芯片掩膜。 （2）街区或锯切线（Scribe lines，saw lines，streets，avenues)：在晶圆上用来分隔不同芯片之间的街区。街区通常是空白的，但有些公司在街区内放置对准靶，或测试的结构。 （3）工程试验芯片（Engineering die，test die）：这些芯片与正式器件（或称电路芯片）不同。它包括特殊的器件和电路模块用于对晶圆生产工艺的电性测试。 （4）边缘芯片（Edge die）：在晶圆的边缘上的一些掩膜残

缺不全的芯片。由于单个芯片尺寸增大而造成的更多边缘浪费会由采用更大直径晶圆所弥补。 推动半导体工业向更大直径晶圆发展的动力之一就是为了减少边缘芯片所占的面积。 （5）晶圆的晶面（Wafer Crystal Plane）：图中的剖面标明了器件下面的晶格构造。此图中显示的器件边缘与晶格构造的方向是确定的。 （6）晶圆切面／凹槽（Wafer flats／notche）：图中的晶圆有主切面和副切面，表示这是一个 P 型 <100> 晶向的晶圆（参见第3章的切面代码）。300毫米晶圆都是用凹槽作为晶格导向的标识。 晶圆生产的基础工艺 集成电路芯片有成千上万的种类和功用。但是，它们都是由为数不多的基本结构（主要为双极结构和金属氧化物半导体结构，这些在后面介绍）和生产工艺制造出来的。 这类似于汽车工业，这个工业生产的产品范围很广，从轿车到推土机。然而，金属成型、焊接、油漆等工艺对汽车厂都是通用的。在汽车厂内部，这些基本的工艺以不同的方式被应用，以制造出客户希望的产品。 芯片制造也是一样，制造企业使用4种最基本的工艺方法，通过大量的工艺顺序和工艺变化制造出特定的芯片。 这些基本的工艺方法是：增层、光刻、掺杂和热处理。

工艺流程设计

第二章工艺流程设计 工艺流程设计是化工设计中非常重要的环节，它通过工艺流程图的形式，形象地反映了化工生产由原料进入到产品输出的过程，其中包括物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。 工艺流程设计是工艺设计的核心。在整个设计中，设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定后，其他各项工作才能开展，工艺流程设计涉及各个方面，而各个方面的变化又反过来影响工艺流程设计，甚至使流程发生较大的变化。因此，工艺流程设计动手最早，而往往又结束最晚。 本章主要介绍生产方法和工艺流程的选择，工艺流程设计，工艺流程图绘制，典型设备的自控流程四个内容。 第一节生产方法和工艺流程的选择 生产同一化工产品可以采用不同原料，经过不同生产路线而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生产路线，同一生产路线中也可以采用不同的工艺流程。 选择生产路线也就是选择生产方法，这一步是决定设计质量的关键，必须认真对待。如果某产品只有一种生产方法，就无须选择；若有几种不同的生产方法，就应逐个进行分析研究，通过各方面比较，从中筛选一个最好的方法，作为下一步工艺流程设计的依据。由于我们接触到的大多数是已有生产路线的工艺流程设计，因此，本节只对上述内容作简要介绍。 一、生产方法和工艺流程选择的原则 在选择生产方法和工艺流程时，应考虑以下一些原则。 1．先进性 先进性主要指技术上的先进和经济上的合理可行，具体包括基建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗少和回收利用好的生产方法。 2．可靠性 可靠性是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。如果采用的技术不成熟，就会影响工厂正常生产，甚至不能投产，造成极大的浪费。因此，对于尚在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。要防止只考虑新的一面，而忽视不成熟、不稳妥的一面。应坚持一切经过试验的原则，不允许把未来的生产厂当作试验工厂来进行设计。另外，对生产工艺流程的改革也应采取积极而又慎重的态度，不能有侥幸心理。 3．结合国情

芯片制造工艺流程

芯片制造工艺流程 芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节，其中晶片片制作过程尤为的复杂。下面图示让我们共同来了解一下芯片制作的过程，尤其是晶片制作部分。 首先是芯片设计，根据设计的需求，生成的“图样” 1，芯片的原料晶圆 晶圆的成分是硅，硅是由石英沙所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。 晶圆越薄，成产的成本越低，但对工艺就要求的越高。 2，晶圆涂膜

晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力，其材料为光阻的一种， 3，晶圆光刻显影、蚀刻 该过程使用了对紫外光敏感的化学物质，即遇紫外光则变软。通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蚀剂，使得其遇紫外光就会溶解。这是可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，这溶解部分接着可用溶剂将其冲走。这样剩下的部分就与遮光物的形状一样了，而这效果正是我们所要的。这样就得到我们所需要的二氧化硅层。 4、搀加杂质

将晶圆中植入离子，生成相应的P、N类半导体。 具体工艺是是从硅片上暴露的区域开始，放入化学离子混合液中。这一工艺将改变搀杂区的导电方式，使每个晶体管可以通、断、或携带数据。简单的芯片可以只用一层，但复杂的芯片通常有很多层，这时候将这一流程不断的重复，不同层可通过开启窗口联接起来。这一点类似所层PCB板的制作制作原理。更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层，这时候通过重复光刻以及上面流程来实现，形成一个立体的结构。 5、晶圆测试 经过上面的几道工艺之后，晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。一般每个芯片的拥有的晶粒数量是庞大的，组织一次针测试模式是非常复杂的过程，这要求了在生产的时候尽量是同等芯片规格构造的型号的大批量的生产。数量越大相对成本就会越低，这也是为什么主流芯片器件造价低的一个因素。