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Jennifer Lieb

微芯片如何在通快技术下诞生

有它们,现代世界几乎无法运转:微芯片。从制造到完成,一颗微小的高性能芯片需要经历 2000 多个工艺步骤,耗时数月。通快参与了其中众多制造环节——往往不为人所见,却不可或缺。无论是在德国、波兰、美国、日本还是中国,通快的员工都在多个地点致力于推动未来技术的发展。那么,这样一颗微小的高性能芯片究竟是如何诞生的?通快又在哪些制造环节发挥作用?带您一探这项全球最复杂制造工艺之一的幕后。

一切都始于一种看似普通的原材料:硅。硅由石英砂在大型熔炉中熔融,形成圆柱形晶体。随后,这些晶体会被切割成极薄的圆片,即所谓的晶圆。每片晶圆直径约 30 cm,大小相当于一张家庭披萨,是后续制造数百甚至数千颗芯片的基础。

硅的特殊之处在于,这种材料同时具有导电和绝缘的特性。因此,硅有时可以导电,有时则不导电——取决于其加工方式。正因如此,硅被称为“半导体”。

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起初,晶圆不过是一张光滑的圆盘,但正是它,最终将会变成数百甚至上千颗芯片。

一层一层的结构逐步构建出现代电子的“大脑”

现在,高科技制造阶段正式开始。在等离子体腔体中,首先会有一层导电或绝缘材料沉积在晶圆表面。为此,通快的发生器会提供精确可控的能量, 并将电压、频率和电流稳定保持在工艺所需的范围内。

随后,晶圆会被涂覆一层感光材料, 以便为芯片制造的核心工艺——光刻做好准备。随后,通过高能量的极紫外(EUV)光进行精准曝光,在光刻胶中刻画出微细结构。而在这一制造环节,通快在全球范围内都发挥着关键作用:其高性能激光器是该技术中不可或缺的核心组件之一,尤其是在制造高性能微芯片时。

随后,通过等离子体蚀刻工艺去除已曝光区域,从而在材料中形成极其精细的导电线路。在这一过程中,通快的发生器也发挥着重要作用,即用于精确控制这些复杂的蚀刻工艺。

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通快的发生器会对电能进行精确调控,将电流、电压和频率精确控制在设定范围内。

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芯片制造的核心所在:超高性能脉冲工业激光器的关键组件,为 EUV 光刻提供光源基础。

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极紫外(EUV)光通过精确曝光,在光刻胶中刻画出后续用于形成导电线路的微细结构。

纳米级精密制造

然后就是所谓的“掺杂”工艺,即将其他元素的原子(通常为硼或磷)引入到正在形成的微芯片特定区域中。在这一过程中,通快的发生器同样会确保工艺所需的精度。这些外加原子会改变硅的导电特性, 从而实现对电流的精准控制——既可以导通,也可以阻断。由此奠定了计算机数字逻辑的基础:0 或 1,即电流通过或被阻断。

当第一层结构完成后,通过化学机械抛光工艺将晶圆表面再次抛光至镜面状态。随后,整个流程重新开始:沉积、曝光、蚀刻、抛光——如此反复数十次。就这样层层叠加,逐步构建出彼此连接的微结构,其尺寸比一粒沙子小数百万倍。

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一片晶圆最多可制造出数千颗独立芯片。

在此过程中,测量系统会定期对质量进行检测——其中同样会用到激光技术。首先在制造过程中进行检测,随后在负载和温度条件下进行测试。这一点至关重要,因为即便是最微小的缺陷,也可能导致包含数百万颗芯片的整批产品报废。 

当最后一层完成后,激光就会将晶圆分割成数百甚至数千个单独芯片。随后,这些芯片会被逐一安装到电路板上,并封装于保护外壳中。在此期间,激光还发挥着辅助作用,例如用于接点开窗、焊接导线或标记序列号。经过最终检测后,这些微小的元器件最终会以成品微芯片的形式,应用于智能手机、汽车或医疗设备之中。

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创建日期 2026-04-16
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