华为实力回击:5G春晚要来了!你知道芯片制造要用到钨靶材吗?

就在昨日,华为联合中央广播电视总台以及中国联通在吉林长春启动5G网络VR实时传输测试,为春晚长春分会场5G直播提供技术验证,这是华为继本月13日成功实现5G网络4K超高清电视传输后的又一重要测试,也意味着我们将在5G技术的支持下观看春晚!好不扬眉吐气!

华为联合中央广播电视总台以及中国联通在吉林长春启动5G网络VR实时传输测试图片

本月,华为还先后发布了三款5G芯片,一个是鲲鹏920(服务器芯片),一个是天罡芯片(业界首款5G基站核心芯片),还有一个是巴龙5000(5G多模终端芯片),可以说是直接用实力回击2018年下半年以来一些国家包含美国、日本、澳大利亚等国对华为5G设备的质疑。这是华为对于美国声称“华为有安全威胁”等莫须有的“罪名”的实力回击!

不管怎么着,5G的商用都离不开5G芯片。以后,我们的手机要想用上5G技术,里面也少不了一块5G基带芯片。而这一块块芯片,在不久的将来,或将全部是“中国制造”,也就是,5G手机都将采用“中国芯”!

中国芯图片

这一说到“中国芯”,必然少不了这芯片中用到的半导体材料——单晶硅。话说,这单晶硅可以是从大沙漠中来的,那就是,沙漠中,数量上足以碾压一切的存在——沙子。那么,你们是否会好奇,到底沙子是怎么蜕变成芯片的呢?

其实,从成分来看,沙子的主要成分是二氧化硅,并不是能够直接用于芯片中的硅的单晶体。这些沙子首先要进熔炉“重塑一下自我”。

在这过程中,沙子们被还原成了纯度达98%的硅锭。而后,还要进行进一步的精炼,也就是要通过反复的酸化和蒸馏从而将它们提炼成纯度达99.9999999%的纯硅锭才行!这说明了,芯片,明显地,容不得半点沙子(杂质)。

而这些纯硅锭也不是就能够直接用于CPU了,还要把它们变成单晶硅棒。这过程采用的是“直拉法”工艺——纯硅锭被拉着边旋转上升,边冷却而成。在成为一根优质的单晶硅棒后,还要将头尾(性能比较不好)部分剁去。接着呢,还要被“削皮”,也就是进行外径研磨,以达到指定的尺寸,通常是8英寸/12英寸。据悉,这单晶硅棒的直径越大,最终生产所得的单个芯片的生产成本也越低。但同时,对加工技术的要求也越高。

然后,还要经历一番“片皮鸭”的遭遇,也就是切片。磨锯声起,单晶硅棒就变成了一片片薄又平的圆片。然后呢,为了让它们变得比家用镜子还要“亮”上个一百倍,这时候,还要通过物理磨削和抛光。然后,它们就成了一个个单晶硅片。

自此,单晶硅片便被隔绝了,严禁接触任何的灰尘,并被隔尘载具接到一个超洁净的车间。据说,这里的水和空气都经过好多级的过滤……也不知道是不是上辈子五行缺火还是咋地,单晶硅圆片们还得再一次进炉子(烤炉),进行表面氧化。然后,它们的表面形成了一层均匀的氧化膜。

再然后,就是涂布光刻胶了。在这过程中,它们的表面被均匀地喷淋了一层“光刻胶”保护层。据说,这胶能保护它们的表面不被刻蚀试剂腐蚀,然而,它有个弱点——一遇到紫外线就“变质”,水再冲一下就没了。

紧接着,是光刻显影。专家们抓住了光刻胶的弱点。他们在它们的身上玩起了“投影”游戏,也就是将设计好的微电路投影在单晶硅片身上。光刻胶变成了电路的形状。

而后,就是湿法蚀刻。它们被一个个地浸泡到刻蚀试剂中,然后,身上没被光刻胶保护的部分,表面的氧化膜渐渐被腐蚀掉,硅基底就裸露了,接着,也变成了电路的形状。在电路成功转录到单晶硅圆片们的身上之后,光刻胶就没用了,自然只有一条路走——被彻底清掉。据悉,光刻和蚀刻的制程和晶圆变成芯片后的性能密切相关。而且,一般情况下,晶圆被刻得越精细,芯片的性能就越好。

刻蚀后的晶圆图片

还没结束呢,这时候,还要进行离子注入以改变单晶硅圆片表层的极性。该过程主要是通过离子束将掺杂离子注入硅基底,而后,再进行一下热处理让这些外来离子稳定下来,以得到一个成熟的晶圆,就是表面有数十亿个微小晶体管的晶圆。

接着,再进行沉积度铜工艺。镀上铜后,还要再次经历表面磨削、光刻、蚀刻等过程,将镀好的铜分割成细小的导线,进而将晶体管连接起来。终于,到了最后一步——芯片封装。在这过程中,晶圆们被分割成一个个集成电路裸片。在通过电路测试后,和散热片、底板等部件被封装到了一起,就此,晶圆成了芯片。到此,你们是不是有点儿了解了硅,这地球上储量最丰富的材料之一了呢。

说到芯片,让人联想到的还挺多,比如,半导体芯片制造中不可缺少的材料——高纯金属材料制造的溅射靶材,例如,高纯钨靶材、高纯钼靶材以及高纯钛靶材等。据悉,能够生产超高纯金属溅射靶材全球只有四家,其中一家就在中国。也有数据表明,全球近三百家芯片公司中的九成以上采用了该家公司生产的超纯金属靶材,稳稳地打破了日本和美国的垄断。

此外,还得说说刻蚀机,这半导体芯片生产必不可少的机器,以及早已名震美国的为中国填补了等离子体刻蚀机空白的原美国应用材料总公司副总裁尹志尧。即使有着硅谷最成功的华人之一的名头,尹老还是毅然放弃一切,于2004年回国创业。因技术保护的原因,他只能带领他的团队,一切从零开始。而他们仅用了3年时间,就为中国填补了等离子体刻蚀机的空白。接着,在2012年,我国自主生产制造的用于32nm至28nm芯片加工的第二代等离子体刻蚀设备已具备国际竞争力。而这也迫使美国在2015年放弃了对中国等离子刻蚀机的技术封锁。

虽然,目前,这些进步还不足以弥补中国和国外先进技术上的差距,而我们离实现“中国芯”的完全自主制造还要一段路要走。仅就其中的光刻工艺而言,当下,国内可以做到的最小光刻线宽大约在14nm左右,而世界先进水平可以达到7nm左右。业内人士表示,两者之间的技术差距,大约5-7年。但是,笔者始终相信,即使中国的自主创新又双叒叕面对巨大的压力,在不远的将来,或许三五年内,我们将拥有自己的不掺杂的“中国芯”!因为华为是5G时代当之无愧的领跑者。而华为是中国的!最后,华为5G技术直播下的春晚,你期待吗?

 

 

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