Stock IC original nou-nouț Componente electronice IC Chip Suport BOM Service DS90UB953TRHBRQ1

1.De ce silicon pentru cipuri?Există materiale care îl pot înlocui în viitor?
Materia primă pentru cipuri sunt napolitanele, care sunt compuse din siliciu.Există o concepție greșită că „nisipul poate fi folosit pentru a face chipsuri”, dar nu este cazul.Componenta chimică principală a nisipului este dioxidul de siliciu, iar componenta chimică principală a sticlei și plachetelor este, de asemenea, dioxidul de siliciu.Totuși, diferența este că sticla este siliciu policristalin, iar încălzirea nisipului la temperaturi ridicate produce siliciu policristalin.Placile, pe de altă parte, sunt siliciu monocristalin și, dacă sunt făcute din nisip, trebuie transformate în continuare din siliciu policristalin în siliciu monocristalin.

Ce este exact siliciul și de ce poate fi folosit pentru a face cipuri, vom dezvălui acest lucru în acest articol unul câte unul.

Primul lucru pe care trebuie să-l înțelegem este că materialul de siliciu nu este un salt direct la pasul de cip, siliciul este rafinat din nisip de cuarț din elementul de siliciu, numărul de protoni al elementului de siliciu decât elementul aluminiu cu unul mai mult, decât elementul fosfor cu unul mai puțin. , nu este doar baza materială a dispozitivelor electronice moderne de calcul, ci și oamenii care caută viața extraterestră unul dintre elementele de bază posibile.De obicei, atunci când siliciul este purificat și rafinat (99,999%), acesta poate fi fabricat în plachete de siliciu, care sunt apoi tăiate în plachete.Cu cât napolitana este mai subțire, cu atât costul de fabricație a cipului este mai mic, dar cu atât cerințele pentru procesul de cip sunt mai mari.

Trei pași importanți în transformarea siliciului în plachete

Mai exact, transformarea siliciului în plachete poate fi împărțită în trei etape: rafinarea și purificarea siliciului, creșterea siliciului monocristal și formarea plachetelor.

În natură, siliciul se găsește în general sub formă de silicat sau dioxid de siliciu în nisip și pietriș.Materia primă este plasată într-un cuptor cu arc electric la 2000°C și în prezența unei surse de carbon, iar temperatura ridicată este folosită pentru a reacționa dioxidul de siliciu cu carbonul (SiO2 + 2C = Si + 2CO) pentru a obține siliciu de calitate metalurgică ( puritate în jur de 98%).Cu toate acestea, această puritate nu este suficientă pentru prepararea componentelor electronice, așa că trebuie purificată în continuare.Siliciul de calitate metalurgică zdrobit este clorurat cu acid clorhidric gazos pentru a produce silan lichid, care este apoi distilat și redus chimic printr-un proces care produce polisiliciu de înaltă puritate cu o puritate de 99,9999999999% ca siliciu de calitate electronică.

Deci, cum obțineți siliciul monocristalin din siliciul policristalin?Cea mai comună metodă este metoda de tragere directă, în care polisiliciul este plasat într-un creuzet de cuarț și încălzit la o temperatură de 1400°C menținută la periferie, ceea ce produce o topitură de polisiliciu.Desigur, acest lucru este precedat de scufundarea unui cristal de sămânță în el și ca tija de tragere să poarte cristalul de sămânță în direcția opusă în timp ce îl trage încet și vertical în sus din topitura de siliciu.Topitura de siliciu policristalin se lipește de fundul cristalului de sămânță și crește în sus în direcția rețelei de cristal de sămânță, care după ce a fost scoasă și răcită crește într-o singură bară de cristal cu aceeași orientare a rețelei ca și cristalul de sămânță interior.În cele din urmă, napolitanele cu un singur cristal sunt turnate, tăiate, măcinate, teșite și lustruite pentru a produce napolitanele foarte importante.

În funcție de dimensiunea tăierii, napolitanele de siliciu pot fi clasificate ca 6", 8", 12", și 18".Cu cât dimensiunea plachetei este mai mare, cu atât mai multe așchii pot fi tăiate din fiecare napolitană și cu atât costul per cip este mai mic.
2. Trei pași importanți în transformarea siliciului în plachete

Mai exact, transformarea siliciului în plachete poate fi împărțită în trei etape: rafinarea și purificarea siliciului, creșterea siliciului monocristal și formarea plachetelor.

În natură, siliciul se găsește în general sub formă de silicat sau dioxid de siliciu în nisip și pietriș.Materia primă este plasată într-un cuptor cu arc electric la 2000°C și în prezența unei surse de carbon, iar temperatura ridicată este folosită pentru a reacționa dioxidul de siliciu cu carbonul (SiO2 + 2C = Si + 2CO) pentru a obține siliciu de calitate metalurgică ( puritate aproximativ 98%).Cu toate acestea, această puritate nu este suficientă pentru prepararea componentelor electronice, așa că trebuie purificată în continuare.Siliciul de calitate metalurgică zdrobit este clorurat cu acid clorhidric gazos pentru a produce silan lichid, care este apoi distilat și redus chimic printr-un proces care dă polisiliciu de înaltă puritate cu o puritate de 99,9999999999% ca siliciu de calitate electronică.

Deci, cum obțineți siliciul monocristalin din siliciul policristalin?Cea mai comună metodă este metoda de tragere directă, în care polisiliciul este plasat într-un creuzet de cuarț și încălzit la o temperatură de 1400°C menținută la periferie, ceea ce produce o topitură de polisiliciu.Desigur, acest lucru este precedat de scufundarea unui cristal de sămânță în el și ca tija de tragere să poarte cristalul de sămânță în direcția opusă în timp ce îl trage încet și vertical în sus din topitura de siliciu.Topitura de siliciu policristalin se lipește de fundul cristalului de sămânță și crește în sus în direcția rețelei de cristal de sămânță, care după ce a fost scoasă și răcită crește într-o singură bară de cristal cu aceeași orientare a rețelei ca și cristalul de sămânță interior.În cele din urmă, napolitanele cu un singur cristal sunt turnate, tăiate, măcinate, teșite și lustruite pentru a produce napolitanele foarte importante.

În funcție de dimensiunea tăierii, napolitanele de siliciu pot fi clasificate ca 6", 8", 12", și 18".Cu cât dimensiunea plachetei este mai mare, cu atât mai multe așchii pot fi tăiate din fiecare napolitană și cu atât costul per cip este mai mic.

De ce este siliciul cel mai potrivit material pentru fabricarea cipurilor?

Teoretic, toți semiconductorii pot fi folosiți ca materiale pentru cipuri, dar principalele motive pentru care siliciul este cel mai potrivit material pentru fabricarea cipurilor sunt următoarele.

1, în funcție de clasamentul conținutului elementar al pământului, în ordinea: oxigen > siliciu > aluminiu > fier > calciu > sodiu > potasiu ...... se poate vedea că siliciul s-a clasat pe locul al doilea, conținutul este uriaș, ceea ce permite și cip să aibă o aprovizionare aproape inepuizabilă de materii prime.

2, proprietățile chimice ale elementului de siliciu și proprietățile materialului sunt foarte stabile, cel mai vechi tranzistor este utilizarea de materiale semiconductoare germaniu pentru a face, dar deoarece temperatura depășește 75 ℃, conductivitatea va fi o schimbare mare, făcută într-o joncțiune PN după invers curent de scurgere de germaniu decât siliciu, astfel încât selectarea elementului de siliciu ca material de cip este mai potrivită;

3, tehnologia de purificare a elementului de siliciu este matură și cu costuri reduse, în prezent, purificarea siliciului poate ajunge la 99,9999999999%.

4, materialul de siliciu în sine este non-toxic și inofensiv, ceea ce este, de asemenea, unul dintre motivele importante pentru care este ales ca material de fabricație pentru cipuri.