Popüler Bilim: Cep telefonu işlemcilerinin "süreci" nedir?
2017 MWC konferansı bitmeden çok uzun sürmedi ve muhtemelen çok sayıda yıllık yeni makinelerin piyasaya sürülmesini beklemek zaman alacak - bu heyecan verici ve endişeli dönemde, sakinleşelim ve biraz "kuru ürünler" öğrenelim ", kişinin kendi duruşunu zenginleştirmek için ...
Bu yılın cep telefonu pazarına bakıldığında, sektördeki teknolojiyi biraz anlayan arkadaşlar, bu yıl akıllı telefonların ana kontrolünde nadir bir "aynı ailenin dört nesli" durumunun olacağını görecekler: özellikle 28nm, 20nm, 14 / 16nm olacak Dört nesil 10nm işlemiyle aynı anda satışta!
Birçok kişi, cep telefonu ana kontrol sürecinin "sayısı" ne kadar küçükse, üretim teknolojisi ne kadar gelişmişse, ilgili performans o kadar yüksek ve ısı ve güç tüketimi o kadar düşük olur - ancak soru şu: Tam olarak nedir Bu "süreç", bu rakamların gerçek anlamı nedir, biliyor musunuz?
Bir avuç kumdan bir çipe
Üretim sürecinin anlamını yanıtlamak için, öncelikle cep telefonu ustaları ve bilgisayar CPU'ları gibi modern yarı iletken yongaların nasıl üretildiğini bilmeliyiz. Burada yazar, Intel tarafından 32nm işlemi için yayınlanan bir tanıtım belgesini ödünç aldı - şu anda gördüğümüz Çince versiyonu hala 65nm dönemindeki eski versiyon. Açıkçası, içerik güncellemesi referans için daha değerli.
Aslında, tüm kökenler bir avuç kumdan geliyor - evet, bu yanlış değil. Doğal kumun kendisi yüksek saflıkta silika minerallerine sahiptir. Eritip kirleri çıkardıktan sonra 300 mm çapında eritilebilir. 100 kg ağırlığında ve% 99,9999 saflığa sahip tek bir kristal silikon kristali. Bundan sonra, sütunlu kristaller bir kesme makinesi ile ince dilimler halinde kesilerek daha ileri işlemler için gofret elde edilir.
Bundan sonra, metal iyonları, iyon implantasyonu olan katkılı bir yarı iletken katman oluşturmak için yüksek enerjili bir hızlandırıcı ile silikon gofretin yüzeyine bombardıman edilir ve ardından bir Hi-K (yüksek dielektrik sabiti) metal tabakası bir elektro kaplama işlemi ile kaplanır. O zaman, tüm yarı iletkenin kaynağı ve tahliyesi fiilen oluştu ve sonra fotolitografiyi bekleyin.
Gofret yüzeyine fotorezist uygulayın ve ardından tasarlanan devreyi, kamera filminin pozuna benzer bir şekilde fotorezist yüzey üzerine "yansıtmak" için bir ışıkla oyma makinesi kullanın. Işınlanmış fotorezist çözülebilir hale gelecektir.Kimyasallarla yıkandıktan sonra, fotorezist tarafından korunmayan metal tabaka da çözülerek oluşan kapıyı (kapı seviyesi olarak da adlandırılır) ortaya çıkaracaktır - bu noktada, Transistör aslında tamamen oluşturulmuştur.
Bundan sonra, bakır, transistörün üç iletken kontağını oluşturmak için elektrokaplama ile geçit, kaynak ve drenaj yüzeyleri üzerine kaplanır ve ayrıca farklı transistörler arasındaki bakır (tel) ara bağlantı katmanını tamamlar - bu sırada bir CPU Devre kısmı gerçekte imal edilmiştir.
Son olarak, her bir çekirdek üzerinde kalite denetimi yapın ve bu kalifiye olmayan kişileri çıkarmak için bunları büyük bir gofretten kesin, fiziksel uygunluklarına göre çalışma frekansını belirleyin ve bunları PCB alt plakasına paketleyin (masaüstü CPU da eklenecektir. Üst koruyucu kapak), CPU'yu gördüğümüz şey haline gelir.
Süreç güncellemesi: daha iyi performans, daha yüksek maliyet
Öyleyse, tüm yarı iletken yonga üretim sürecinden bahsettikten sonra, "xx nano işlemi" nerede gerçekleşir? Aslında, bir transistörde kaynak ve drenaj arasındaki mesafeyi ifade eder.
Bir yarı iletken transistör çalışırken, kapıyı enerjilendirerek, başlangıçta yalıtım durumunda olan silikon iletken hale gelir.Bu sırada akım (elektronlar) kaynaktan drenaja tek yönlü olarak akar ve ikisi arasındaki mesafe (Kanal uzunluğu) genellikle "işlem numarası" dediğimiz şeydir.
Modern bir yarı iletken transistör kadar küçük bir devre yapısı için, süreç ne kadar gelişmiş olursa, elektronların bir kutuptan diğerine gittikleri mesafe o kadar kısa olur ve transistör o kadar hızlı tepki verir.Aynı zamanda, transistörün toplam hacmi de daha küçük olacaktır. Bu, aynı alana daha fazla devrenin entegre edilebileceği ve daha karmaşık yüksek performanslı tasarımların yapılabileceği anlamına gelir ... Bu, gelişmiş üretim süreçlerinin performansı artırabileceği temel ilkedir.
Qualcomm'un yeni piyasaya sürülen Snapdragon 835'ini örnek olarak ele alalım.Önceki nesil 14nm'yi değiştirmek için 10nm sürecini kullandıktan sonra, çekirdek sayısı iki katına çıktı, alan bir daire küçültüldü ve güç tüketimi% 35 azaldı. Gelişmiş üretim süreci rolüne sahiptir.
Elbette, daha gelişmiş bir süreç aynı zamanda daha yüksek üretim maliyetleri anlamına da gelir: İster gofretin daha yüksek saflığı için gerekse daha karmaşık ve pahalı litografi makinelerinin kullanılması, bu, yeni çağın amiral gemisi çipinin satılması gerektiği anlamına gelir. Daha pahalıdır ve para kazanmak için sevkiyatların daha büyük olması gerekir. Genel endüstri mutabakatına göre, 10nm işlem çağındaki cep telefonu SoC'si 50 milyon birime ulaşmazsa, kaçınılmaz olarak para kaybedecek - Qualcomm, Apple ve Samsung muhtemelen sorun yaşamayacak, ancak MediaTek risk altında olabilir.
Bu nedenle, Meizu'nun MediaTekin 10nm X30 çipini yeni amiral gemisi PRO7de terk edeceğine dair söylentileri gördüğümde, gerçekten mutlu oldum. Çünkü bu, J. Wong'un gerçekten daha eksiksiz bir amiral gemisi cep telefonu getirebileceği anlamına geliyor ve bize bir ders de verdi: yeni süreç riskli ve körü körüne dikkatle takip ediyor.
[Bu makaledeki resim İnternet'ten geliyor]
