MICRON最近宣布，我們正在發(fā)貨使用全球最先進(jìn)的DRAM工藝制造的存儲(chǔ)芯片。這個(gè)過(guò)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(chǔ)單元。60年前，第一批芯片有肉眼可見(jiàn)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(kāi)關(guān)速度快，能源少，純規(guī)模經(jīng)濟(jì)，制造成本低。跳轉(zhuǎn)到MICRON最新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)——順便說(shuō)一下，它是當(dāng)今世界上最先進(jìn)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(jìn)。
試想，如果汽車(chē)以相同的速度改進(jìn)。眨眼間每小時(shí)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(shuō)的有點(diǎn)委婉，很復(fù)雜。制造現(xiàn)代芯片需要一千多個(gè)單獨(dú)的工藝和測(cè)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(jī)器上執(zhí)行的，使用超純材料，在巨大的潔凈室中進(jìn)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(fù)雜性，該行業(yè)傾向于從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)遵循類(lèi)似的節(jié)奏。MICRON將這些“節(jié)點(diǎn)”中的每一個(gè)都稱為“節(jié)點(diǎn)”，并通過(guò)芯片上最小的特征來(lái)指代它們。例如，本世紀(jì)初，MICRON在180納米(nm)節(jié)。大約十年前，MICRON處于 22nm 節(jié)點(diǎn)。
但幾年前，記憶界發(fā)生了一件有趣的事情。MICRON不再談準(zhǔn)確的數(shù)字，而是開(kāi)始使用像1x、1y、1z這樣的術(shù)語(yǔ)。特別是對(duì)于DRAM來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)的名稱對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)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(gè)尺寸變得越來(lái)越小。MICRON從1x開(kāi)始，但隨著MICRON繼續(xù)縮小并命名下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，MICRON到達(dá)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(gè)。每個(gè)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(chǎng)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(chǔ)芯片上80億的存儲(chǔ)器之一。
雕刻的限制。
令人驚訝的是，幾十年來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)一直在做這樣的事情，每年或每?jī)赡昕s小設(shè)備。MICRON很擅長(zhǎng)。實(shí)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(huì)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(xiě)在石頭上！)的雙曲馀弦值。的雙曲馀弦值。的雙曲馀弦值。類(lèi)似于數(shù)字?jǐn)z影過(guò)程類(lèi)似，其中光線通過(guò)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(chē)大小的機(jī)器，通過(guò)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(wèn)題是物理學(xué)之一。多虧了被稱為瑞利標(biāo)準(zhǔn)或衍射極限的東西，應(yīng)該不可能投射出比使用的光波長(zhǎng)一半左右的特征圖像。只是，不能產(chǎn)生足夠銳利的光束來(lái)制作正確的圖案。在MICRON的例子中，波長(zhǎng)為193nm，因此MICRON在衍射極限以下工作。簡(jiǎn)化到物理學(xué)家會(huì)不由自主地抽搐的地步，這就像嘗試使用 4 英寸畫(huà)筆寫(xiě) 10 點(diǎn)文本。
有一種新型光刻工具使用更小、波長(zhǎng)為 13.5 納米的極紫外光 (EUV)，但由于多種復(fù)雜原因，MICRON認(rèn)為它尚未準(zhǔn)備好迎接黃金時(shí)間。原因之一是波長(zhǎng)太短以至于光線無(wú)法穿過(guò)玻璃，因此傳統(tǒng)的光學(xué)鏡頭不起作用。15 年前，人們認(rèn)為 EUV 光刻已為 32nm 節(jié)點(diǎn)做好準(zhǔn)備。EUV的時(shí)代即將到來(lái)，但它并不是MICRON鈺的正確解決方案。
欺騙瑞利準(zhǔn)則。
MICRON使用多種技術(shù)來(lái)繞過(guò)衍射極限。第一個(gè)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(jì)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(gè)是利用水比空氣衍射光少的事實(shí)，并將晶片暴露在水下！這并不像聽(tīng)起來(lái)那么戲劇化。MICRON實(shí)際上用一滴水代替了最終透鏡和晶片表面之間的常見(jiàn)氣隙。這種方法使MICRON低于 40 納米——這是一項(xiàng)巨大的改進(jìn)，也是一項(xiàng)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(gè)“大”特征神奇地變成前兩個(gè)然后四個(gè)特征，每個(gè)特征都是原始尺寸的四分之一。坦率地說(shuō)，這太棒了。雖然同時(shí)進(jìn)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(kāi)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(tuán)的高級(jí)研究員(只有4人之一，這是專屬俱樂(lè)部)。
過(guò)于簡(jiǎn)單化，基本思想是使用步進(jìn)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。看-兩個(gè)半尺寸的功能！重復(fù)這個(gè)過(guò)程，MICRON有1α的大小四個(gè)特征。
沖洗并重復(fù)。
現(xiàn)在MICRON知道，MICRON可以準(zhǔn)確地圖案所需的微小特征，但是距離完整的芯片還有很長(zhǎng)的路要走，更不用說(shuō)大量生產(chǎn)了。MICRON只做了一層特征輪廓，每個(gè)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(gè)新層與之前的層對(duì)齊，MICRON稱之為疊層。做到這一點(diǎn)完全正確是發(fā)揮整個(gè)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(xiě)入數(shù)據(jù)的晶體管以及可以存儲(chǔ)代表 1 和 0 的電荷的又高又瘦的電容器。這個(gè)過(guò)程意味著精確控制材料成分以及這些材料的機(jī)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(jìn)步。MICRON到處采用最新的最佳技術(shù):新材料(如更好的導(dǎo)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(jī)器。名單很長(zhǎng)，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(dòng)的高度自動(dòng)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(dǎo)體制造不像制造汽車(chē)。不能返回和修復(fù)以前引進(jìn)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(wàn)個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)涌入MICRON，10個(gè)PB的制造執(zhí)行系統(tǒng)。MICRON每天通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)提供超過(guò)100萬(wàn)張圖片，使用深度學(xué)習(xí)，在出現(xiàn)問(wèn)題之前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。芯片制造可能是地球上最復(fù)雜的人類(lèi)工程。
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