MICRON最近宣布，我們正在發(fā)貨使用全球最先進的DRAM工藝制造的存儲芯片。這個過程被神秘地稱為“1α”（1-alpha）。這是什么意思，有多神奇？
芯片制造的歷史是縮小電路，在芯片上安裝更多的晶體管和存儲單元。60年前，第一批芯片有肉眼可見的部件晶體管等。現(xiàn)在這些相同的組件只有幾納米寬。小了十億倍！
小晶體管開關(guān)速度快，能源少，純規(guī)模經(jīng)濟，制造成本低。跳轉(zhuǎn)到MICRON最新的技術(shù)節(jié)點——順便說一下，它是當今世界上最先進的——也不例外。在性能、功率效率和制造成本方面提供了重大改進。
試想，如果汽車以相同的速度改進。眨眼間每小時可以以0英里的速度行駛到60英里，可以用幾滴燃料環(huán)繞地球。
現(xiàn)在做籌碼，說的有點委婉，很復雜。制造現(xiàn)代芯片需要一千多個單獨的工藝和測量步驟——這些步驟幾乎完美。這些步驟是在由數(shù)百家專業(yè)公司制造的稱為工具的機器上執(zhí)行的，使用超純材料，在巨大的潔凈室中進行，其中空氣中的顆粒比月球上的空氣中的顆粒少。
由于這種復雜性，該行業(yè)傾向于從節(jié)點到節(jié)點遵循類似的節(jié)奏。MICRON將這些“節(jié)點”中的每一個都稱為“節(jié)點”，并通過芯片上最小的特征來指代它們。例如，本世紀初，MICRON在180納米(nm)節(jié)。大約十年前，MICRON處于 22nm 節(jié)點。
但幾年前，記憶界發(fā)生了一件有趣的事情。MICRON不再談準確的數(shù)字，而是開始使用像1x、1y、1z這樣的術(shù)語。特別是對于DRAM來說，節(jié)點的名稱對應(yīng)于存儲單元陣列中有源區(qū)域的一半節(jié)距——半節(jié)距——尺寸。至于1α，隨著MICRON從 1x 納米到 1y、1z 和 1α，這個尺寸變得越來越小。MICRON從1x開始，但隨著MICRON繼續(xù)縮小并命名下一個節(jié)點，MICRON到達了羅馬字母表的最后。這就是希臘字母alpha、beta、gamma等的原因。
透視尺寸。
MICRON在這里講的有多小？
芯片是用300毫米直徑的硅片制成的，一次幾百個。每個芯片或“芯片”大約有指甲蓋那么大。
現(xiàn)在想象死亡，成為足球場那么大。向下伸手，拔出草葉。把它切成兩半，然后切成兩半。
它是晶體管，是典型的存儲芯片上80億的存儲器之一。
雕刻的限制。
令人驚訝的是，幾十年來，半導體行業(yè)一直在做這樣的事情，每年或每兩年縮小設(shè)備。MICRON很擅長。實際上，MICRON知道如何鋪設(shè)只有一層原子厚的材料薄膜，而且MICRON蝕刻-選擇性去除-材料的能力也不會落后。那么，現(xiàn)在有什么區(qū)別呢？
最困難的挑戰(zhàn)可能是定義晶圓上的電路圖案。第一部分叫光刻(用光寫在石頭上！)的雙曲馀弦值。的雙曲馀弦值。的雙曲馀弦值。類似于數(shù)字攝影過程類似，其中光線通過照片的小透明版照射到感光紙上。在MICRON的例子中，MICRON使用公交車大小的機器，通過放置在稱為光口罩的透明石英方塊上的圖案照射深紫外線。但是原理是一樣的。
問題是物理學之一。多虧了被稱為瑞利標準或衍射極限的東西，應(yīng)該不可能投射出比使用的光波長一半左右的特征圖像。只是，不能產(chǎn)生足夠銳利的光束來制作正確的圖案。在MICRON的例子中，波長為193nm，因此MICRON在衍射極限以下工作。簡化到物理學家會不由自主地抽搐的地步，這就像嘗試使用 4 英寸畫筆寫 10 點文本。
有一種新型光刻工具使用更小、波長為 13.5 納米的極紫外光 (EUV)，但由于多種復雜原因，MICRON認為它尚未準備好迎接黃金時間。原因之一是波長太短以至于光線無法穿過玻璃，因此傳統(tǒng)的光學鏡頭不起作用。15 年前，人們認為 EUV 光刻已為 32nm 節(jié)點做好準備。EUV的時代即將到來，但它并不是MICRON鈺的正確解決方案。
欺騙瑞利準則。
MICRON使用多種技術(shù)來繞過衍射極限。第一個是修改光掩模上的圖案，以“欺騙”光線，使其成為銳利的小特征。現(xiàn)在的技術(shù)狀態(tài)被稱為計算雕刻，使用大量的處理能力，有效地從晶片所需的圖案逆向工程掩模圖案。
第二個是利用水比空氣衍射光少的事實，并將晶片暴露在水下！這并不像聽起來那么戲劇化。MICRON實際上用一滴水代替了最終透鏡和晶片表面之間的常見氣隙。這種方法使MICRON低于 40 納米——這是一項巨大的改進，也是一項巨大的合作工程努力的結(jié)果，但并非一路順利。
多重圖案的魔力。
分辨率的解決方案是添加一系列非光刻步驟，將一個“大”特征神奇地變成前兩個然后四個特征，每個特征都是原始尺寸的四分之一。坦率地說，這太棒了。雖然同時進行了很多不同的方法，但是不能指出MICRON是第一家使用雙模式開發(fā)閃存的公司，早在2007年，這是由于MICRON自己的Gurtej的創(chuàng)業(yè)性工作Singh Sandhu，現(xiàn)在是MICRON探路集團的高級研究員(只有4人之一，這是專屬俱樂部)。
過于簡單化，基本思想是使用步進器創(chuàng)造犧牲特征，用不同的材料涂抹這些特征的側(cè)面，去除原始犧牲特征?？?/span>-兩個半尺寸的功能！重復這個過程，MICRON有1α的大小四個特征。
沖洗并重復。
現(xiàn)在MICRON知道，MICRON可以準確地圖案所需的微小特征，但是距離完整的芯片還有很長的路要走，更不用說大量生產(chǎn)了。MICRON只做了一層特征輪廓，每個芯片都有幾十層。MICRON非常自豪的一件事就是，MICRON可以把每一個新層與之前的層對齊，MICRON稱之為疊層。做到這一點完全正確是發(fā)揮整個事情的關(guān)鍵。
然后MICRON必須將模式轉(zhuǎn)換成功能電路設(shè)備，例如控制讀取和寫入數(shù)據(jù)的晶體管以及可以存儲代表 1 和 0 的電荷的又高又瘦的電容器。這個過程意味著精確控制材料成分以及這些材料的機械和電氣特性，并且每次都完全一樣。
MICRON不僅整合了MICRON自己的創(chuàng)新，而且利用了MICRON供應(yīng)商合作伙伴的進步。MICRON到處采用最新的最佳技術(shù):新材料(如更好的導體和更好的絕緣體)和用于沉積、修正或選擇性去除或蝕刻的新機器。名單很長，這些都要合作。
MICRON已經(jīng)把制造工廠(稱為fabs)發(fā)展成人工智能驅(qū)動的高度自動化奇跡。就像我之前提到的那樣，制造現(xiàn)代芯片需要在晶圓廠內(nèi)走一千多步和幾百里。每一步驟都必須完美。
半導體制造不像制造汽車。不能返回和修復以前引進的缺陷。任何缺陷都埋在后層下面。成功的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)和從這些數(shù)據(jù)中獲得的洞察力。數(shù)十萬個傳感器的數(shù)據(jù)涌入MICRON，10個PB的制造執(zhí)行系統(tǒng)。MICRON每天通過檢測系統(tǒng)提供超過100萬張圖片，使用深度學習，在出現(xiàn)問題之前發(fā)現(xiàn)問題。芯片制造可能是地球上最復雜的人類工程。
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