06 сен 2022 · 14:04
{"document": [{"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"caption": "Кремниевая подложка - начало будущих микросхем. Источник: https://www.mccourier.com/silicon-wafer-market-with-covid-19-impact-analysis-top-companies-sumco-siltronic-okmetic-fi-shenhe-fts-cn-market-growth-trends-opportunities-forecast-to-2028/", "presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "кремниевая подложка.png", "filesize": 2595968, "height": 1019, "pic_id": 147587, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2022/09/06/%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BB%D0%BE%D0%B6%D0%BA%D0%B0.jpeg", "width": 1536}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Почему кремниевые подложки для изготовления процессоров и микросхем (чипов) делают круглыми, а сами микросхемы - квадратные (или прямоугольные)?"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Изготовление кремниевых подложек"}], "attributes": ["heading1"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Изготовление микросхем начинается с изготовления подложки. Подложка представляет собой тонкую круглую пластину из полупроводника (кремний или германий высочайшей чистоты), изготавливаемую методом Чохральского [1, 2, 3]:"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В ёмкость (тигель) с расплавленным кремнием (температура плавления 1414°С) вводится подвешенный затравочный кристалл кремния и нагревается в ней. Затем начинается процесс вытягивания затравочного кристалла в холодную зону вверх (кристалл при этом вращают). При вытягивании кремний принимает форму круглого стержня: в самом начале его диаметр составляет несколько мм, а затем, за счёт снижения температуры и скорости вытягивания, диаметр увеличивают до необходимой величины."}], "attributes": ["quote"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "После процесса вытягивания полученный круглый стержень необходимой длины алмазными дисками нарезают на круглые пластины, которые затем полируют, вытравливают и чистят, чтобы их поверхность стала зеркально чистой."}], "attributes": ["quote"]}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"caption": "Вот так выглядят круглые монокристаллы кремния после процесса вытягивания. Эти монокристаллы нарезают на тонкие пластины, которые затем полируют до зеркального блеска. Фотография SUMCO (источник [3])", "presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "монокристаллический кремний.png", "filesize": 185041, "height": 301, "pic_id": 147591, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2022/09/06/%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%B9.jpeg", "width": 479}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Процесс изготовления монокристаллического кремниевого стержня показан на изображении:"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"caption": "Исходное изображение было получено по ссылке [2]: https://www.sumcosi.com/english/products/process/step_01.html Текст на изображении перевёл я.", "presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "Изготовление монокристалла кремния.png", "filesize": 282326, "height": 700, "pic_id": 147593, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2022/09/06/%D0%98%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B0_%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D1%8F.jpeg", "width": 800}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Полупроводниковые пластины росли в размерах. Если в 60-х годах их размер составлял 10 мм, то сейчас производители микросхем активно работают с пластинами диаметром 150, 200 и 300 мм, хотя уже существуют и "}, {"type": "string", "attributes": {"href": "https://www.tel.com/museum/magazine/material/150430_report04_03/"}, "string": "450-миллиметровые"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": " [4]. Возможны и большие размеры (например, 1000 мм), но их создание вызывает некоторые трудности, такие как вытягивание кристаллов, изменение технологии нарезания и т. д."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "Кремний.png", "filesize": 26050, "height": 681, "pic_id": 147594, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2022/09/06/%D0%9A%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%B9.jpeg", "width": 899}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Размеры современных кремниевых пластин в сравнении"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "И "}, {"type": "string", "attributes": {"href": "https://www.alibaba.com/product-detail/Silicon-Wafer-8-Silicon-Wafer-200mm_1600131414805.html?spm=a2700.galleryofferlist.topad_creative.d_title.4dff603b50kCmj"}, "string": "пластины (silicon wafer)"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": ", и "}, {"type": "string", "attributes": {"href": "https://www.alibaba.com/product-detail/Factory-Price-Single-Price-Silicon-Ingot_62103045686.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.3e98ccb06BE6Ng&s=p"}, "string": "стержни (silicon ingot)"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": " можно запросто купить в Китае 🙂, так что если решите проектировать микросхемы - ничто Вам не помешает, материал есть в продаже 😉"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Таким образом, пластина, получаемая из монокристаллического кремниевого стержня круглая, поскольку в процессе её изготовления затравочный кристалл вращается, то есть таковы особенности изготовления кремниевых пластин."}], "attributes": ["quote"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Но почему микросхемы квадратные?"}], "attributes": ["heading1"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Задайте себе вопрос: какими фигурами нужно заполнить (замостить) площадь круга, чтобы максимально её использовать?"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Предположим, что мы владеем технологией создания круглых микросхем. Примем, например, площадь одной микросхемы, равной 491 мм² (тогда диаметр круга одной микросхемы равен 25 мм) и поместим наибольшее их количество на 300-миллиметровую кремниевую пластину."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "А теперь возьмём квадратную микросхему с такой же площадью 491 мм² (соответственно, сторона чипа будет равна √491 = 22. 16 мм) и тоже разместим как можно большее их количество на300-миллиметровой кремниевой пластине."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Что же у нас получилось? Смотрим на рисунке:"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"caption": "Разместил на одной 300-миллиметровой пластине наибольшее количество круглых микросхем, а на другой - наибольшее количество квадратных. Площади и круглой, и квадратной микросхемы одинаковы и составляют 491 мм². Заштриховал площади целых микросхем.", "presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "Кремний 300 мм.PNG", "filesize": 59224, "height": 787, "pic_id": 147600, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2022/09/06/%D0%9A%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%B9_300_%D0%BC%D0%BC.jpeg", "width": 860}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "На круглой кремниевой пластине поместилось 107 микросхем, а на квадратной - целых 116."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Использование пластины при замощении круглыми микросхемами составляет 74. 33%, при замощении квадратными - 80. 58%"}], "attributes": ["quote"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Понятно, что квадратные микросхемы одерживают безоговорочную победу, так как использовать пластину нужно "}, {"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "по максимуму"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": "."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Однако, крайне важен ещё один факт: "}, {"type": "string", "attributes": {"italic": true}, "string": "разрезать пластину на квадраты гораздо проще, чем вырезать в ней круги"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": "."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "И, конечно же, не стоит забывать о формах транзисторов, вытравливаемых на кристалле: они либо прямоугольные, либо квадратные. Поэтому, если вытравливать их на круглой микросхеме, то потеряется полезное пространство."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Вот именно поэтому кремниевые пластины круглые, а микросхемы (чипы) - квадратные."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "О том, как изготавливаются микросхемы поговорим отдельно!"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Литература"}], "attributes": ["heading1"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "1. Wafer (electronics): "}, {"type": "string", "attributes": {"href": "https://en.wikipedia.org/wiki/Wafer_(electronics)"}, "string": "https: //en. wikipedia. org/wiki/Wafer_ (electronics)"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": "\n2. Monocrystalline pulling process: "}, {"type": "string", "attributes": {"href": "https://www.sumcosi.com/english/products/process/step_01.html"}, "string": "https: //www. sumcosi. com/english/products/process/step_01. html"}, {"type": "string", "attributes": {}, "string": "\n3. Japan leads the world in silicon wafer manufacturing: "}, {"type": "string", "attributes": {"href": "https://www.tel.com/museum/magazine/material/150430_report04_03/02.html"}, "string": "https: //www. tel. com/museum/magazine/material/150430_report04_03/02. html"}], "attributes": ["quote"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "4. From 20 mm to 450 mm: The Progress in Silicon Wafer Diameter Nodes:"}], "attributes": ["quote"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"href": "https://www.tel.com/museum/magazine/material/150430_report04_03/"}, "string": "https: //www. tel. com/museum/magazine/material/150430_report04_03/"}], "attributes": ["quote"]}], "selectedRange": [3928, 3928]}
Комментарии 0