12月16日上午9时
西安交通大学
张鸿教授
于黄山学院
文端楼一楼环形报告厅
开展集成电路技术报告会
张鸿教授
从日常使用的手机入手
带领学生了解集成电路的发展史
手机是目前
人类发明的最复杂的系统
手机中各种复杂的功能是通过芯片逐步计算完成的
芯片制造需要一种原料硅。
硅是一种半导体材料，也就是说通过掺杂，硅可以转变成导电性良好的导体或绝缘体。
为了制造计算机芯片，硅必须纯化到高纯度(10亿个原子中最多还有一个原子，即99.9999999%以上) 硅在熔化状态提取后凝固，是一种由单个连续不间断的晶格点排列的圆柱，即硅锭。
硅锭被切割成单个硅片，称为晶圆。每个晶圆直径300mm，厚度约1mm。
晶圆也叫wafer。
通过化学和物理方法
将硅锭切割
成为很薄的晶圆
光刻是一一种特殊的方法将某种图像打印在晶圆上的过程。一开始，使用一种叫做光刻胶的液体将其均匀地浇注到旋转晶圆上。光刻胶这个名字的来源是这样的。人们发现有一种物质对特定频率的光敏感。它能抵抗特殊化学物质的腐蚀。它可以保护蚀刻中的涂层，腐蚀不想要的材料。
光刻胶硬化后，经过一定频率的紫外线照射后变得可溶。在曝光过程中，需要使用薄膜，薄膜起到印刷的作用。这样，只有曝光部分的光刻胶才能溶解。薄膜图像（电路）印在晶圆上。电路图像应通过透镜缩小，曝光设备应在晶圆上来回移动多次，即电路图可在曝光多次后完全打印。
(注:类似于古代相机底片的原理)
覆盖着光刻胶的晶圆经过离子束(带正电荷或负电荷的原子)轰击后，未被光刻胶覆盖的部分嵌入了杂质(高速离子冲进未被光刻胶覆盖的硅的表面)，该过程称为掺杂。由于硅里进入了杂质，这会改变某些区域硅的导电性(导电或绝缘，这依赖于使用的离子)。这里展示一下空洞(well)晶体管将在这些区域形成。
为了为三门晶体管制造鳍片(fin)，在上述光刻过程中，使用了一种称为硬膜片(蓝色)的图像材料。
然后用化学物质蚀刻不想要的硅，留下覆盖硬膜片的鳍。
晶体管建设即将完成。
晶体管上方的绝缘层蚀刻了三个小孔，用铜或其他材料填充，以便与其他晶体管连接。
现阶段，晶圆浸泡在硫酸铜溶液中，作为阴极，铜离子从阳极到阴极，最积在晶体管表面。
铜离子通过电镀沉积在晶圆表面，形成一层薄薄的铜。
其实这就是高中的电化学。
多金属层的结构是由一种特殊的结构引导的（请考虑宏观世界中的导线）晶体管。如何连接这些导线应该由某个型号的处理器（如第二代英特尔）连接Core I5处理器)由架构师和设计团队决定。
尽管计算机芯片看上去十分平整，其实可能会超过30层，是一个十分复杂的电路。一个放大的芯片看上去是由电线和晶体管组成的错综复杂的网络，该网络看上去像将来某天地面上建造成的多层高速公路系统。
当所有内层连接时，每个内层连接die(晶圆被切成许多小块 称为die）阵列焊盘附着在上面，是芯片与外界的电气连接通道(图中未画焊盘)。
[注：我们常说的22纳米工艺就是指上述铜“导线”宽度，焊盘将来用于激光焊接CPU针脚或触点。Die没有相应的中文，但很多人都知道它是CPU内部电路。
单个的die前一道工序切割成单件。这里显示了英特尔22纳米微处理的代号Ivy Bridge的die。
打包基板，die(电路部分)和导热盖粘在一起形成完整的处理器。绿色基板有电子和机械接口PC通信系统的其他部分。银色导热盖可与散热器接触并释放CPU产生的热量。
完整的微处理器 (Ivy Bridge) 它被称为人类制造的最复杂的产品。事实上，处理器需要数百个过程来完成——上面只介绍了最重要的过程--- 在世界上最干净的环境下(微处理器工厂) 完成的。
在最后的测试阶段，处理器应进行全面的测试，包括功能、性能和功耗。
根据测试结果进行筛选，将具有相同性能的处理器放在一起，一个托盘，然后发送给客户。
生产和测试的处理器供应系统制造商或以盒包的形式进入零售市场。
一个完整的芯片诞生了
到目前为止，已经得到了一个完整的处理器。世界上最干净的房间里最复杂的产品实际上是通过数百步获得的，
这里只展示了一些关键步骤。
到这里
张鸿教授
给我们带来的
集成电路技术报告会
圆满结束
在场的每个人都充满了收获和收获
让我们一起做吧
张教授响起掌声！
图文编辑：陈浩然