美國德州達(dá)拉斯市,胡偉武團(tuán)隊(duì)正在為制作掩模板而準(zhǔn)備,或者說是他們又接受了一次深刻的教訓(xùn)。
較為復(fù)雜的電路圖形,遠(yuǎn)不止一塊掩模板能概括,這主要取決于縱橫交錯(cuò)的金屬電路,僅一塊掩模板就會造成電路短路。
說實(shí)話,在此之前,胡偉武團(tuán)隊(duì)并沒有意識到這個(gè)問題,否則他們設(shè)計(jì)之時(shí)就會有意識的分開制圖。
現(xiàn)在他們多了一項(xiàng)任務(wù),就是要把已經(jīng)制作完成的復(fù)雜電路圖重新畫過一遍。
他們以前是以功能電路為劃分,分成了一張張電路圖,現(xiàn)在必須以金屬電路層為劃分,改成二至三張電路圖。
目前的技術(shù),只支持三層電路刻蝕,以1200萬晶體管的集成度,每張電路圖差不多是四百萬只晶體管,以及相對應(yīng)的金屬電路。
工作量很大,胡偉武團(tuán)隊(duì)日夜趕工改畫電路設(shè)計(jì)圖。
幸運(yùn)的是,胡偉武帶來的人,都是各功能電路圖的框架設(shè)計(jì)者,對各自的內(nèi)容非常熟悉,可以說是了然于胸。
看似很復(fù)雜的工作,其實(shí)可以復(fù)制粘貼,工作量并不大,在他們的努力下,只用了七天時(shí)間就重新畫好了電路圖。
接下來就是進(jìn)入掩模制作工序。
掩模板就是以一塊玻璃基板為載體,在其上鍍上一層不透明的鉻鐵氧化物質(zhì),簡稱鉻層。
然后涂上一層顯影光刻膠,用直射光刻法,像放幻燈片一樣,將電路圖形刻畫到掩模板上。
這樣未被顯影的光刻膠區(qū)域,可以用專門的蝕刻液腐蝕掉,再用高純水沖洗干凈加烘干后,又用另一種能蝕刻鉻層的蝕刻液重新蝕刻一遍,這樣就得到了想要的電路圖形。
電路圖形不透明,被蝕刻掉的鉻層下面就是透明的玻璃基板。
整個(gè)過程,可以說非常簡單,但是卻要精密的光刻機(jī),蝕刻機(jī),以及專業(yè)的化學(xué)蝕刻液,對基礎(chǔ)材料、光學(xué)、物理、機(jī)械有嚴(yán)酷的要求。
在中國,就是那塊看似簡單的玻璃基板都做不出來,那不是普通的玻璃,對透光度有嚴(yán)格的要求,要有近乎百分百的透光率,是一塊純凈度很高的石英玻璃。
事實(shí)上,這種玻璃也很貴,不到一平方尺,要上萬塊錢。
胡偉武看到那一臺臺的精密設(shè)備直咽口水,他多么想公司有朝一日也有一套這樣的設(shè)備啊!
但是很可惜,中國被歐美惡意封鎖,有錢也買不到,全要靠自己研制,不知要到何年何月了。
有了光學(xué)掩模板,就能直接制作芯片了。
制作芯片的流程,與制作光學(xué)掩模板的過程差不多,只是更復(fù)雜。
大概要經(jīng)過三百多道光學(xué)顯影、化學(xué)蝕刻、離子摻雜、清洗烘干等重復(fù)步驟。
在這個(gè)過程中,因?yàn)榈聝x公司的0.35微米工藝還不太成熟,造成問題重重。
最尷尬的是銅互聯(lián)工藝的應(yīng)用,海豚科技沒有芯片制造設(shè)備,當(dāng)初胡偉武做實(shí)驗(yàn)時(shí),只用了一片硅晶圓加一根單晶銅絲這樣簡單的焊接了一下,發(fā)現(xiàn)粘穩(wěn)了,就代表實(shí)驗(yàn)成功。
可實(shí)際應(yīng)用不是這么簡單,硅晶圓上的晶體管非常細(xì)微,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單晶銅線,所以只能把單晶銅絲熔化成靶材,再用離子濺鍍技術(shù)濺鍍到未被光刻膠覆蓋的晶體管兩端區(qū)域。
在這個(gè)過程,實(shí)際上已經(jīng)不是單晶銅而是高純銅了,必須想辦法使濺鍍到晶體管兩端的高純銅結(jié)晶成單晶銅。
可以通過瞬間降溫的辦法得到單晶銅,但是這個(gè)度不好把握,必須使用專業(yè)的設(shè)備,否則失敗率太高。
這就要對離子濺鍍機(jī)進(jìn)行改造,使之具有瞬間降溫的功能,而且必須是可控的。
為了解決這個(gè)問題,德儀公司組成了一支強(qiáng)大的科研力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。
德儀公司高層非常重視,給技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)下了死命令,他們加班加點(diǎn)的實(shí)驗(yàn),用了一個(gè)月的時(shí)間終于制作出了一臺合用的設(shè)備。
合用的標(biāo)準(zhǔn)就是實(shí)驗(yàn)出了將濺鍍的單晶銅靶材,完整的濺鍍到了晶體管上,并且證明粘接穩(wěn)了。
德儀公司本來就技術(shù)雄厚,像光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù),都是全球領(lǐng)先,唯一不能解決的就是芯片發(fā)熱問題,所以說是不太成熟的0.35微米工藝。
在解決了銅互聯(lián)工藝的關(guān)鍵技術(shù)之后,其技術(shù)等級馬上提高了一大截,一舉達(dá)到了0.18微米的制程工藝水平。
以0.18微米的制程工藝來制造0.35微米制程工藝水平的芯片,就是張飛吃豆芽,小菜一碟了。
在后期的封裝環(huán)節(jié),胡偉武要求用單晶銅線代替金線外部搭線,又令德儀公司的技術(shù)員眼前一亮,這個(gè)很簡單的問題,如果他不說,還真沒有人想到。
但是只要他一說,德儀公司的技術(shù)人員就知道可行。
特別是精簡指令集芯片,外部寄存器、緩存等存儲芯片特別多,要搭的線也特別多,可以節(jié)約大量的成本。
這個(gè)外部搭線的方法,無法申請專利,所以胡偉武這一句提議,實(shí)際上為德儀公司節(jié)省了大量的資金。
德儀公司的領(lǐng)導(dǎo)層非常高興,請胡偉武團(tuán)隊(duì)好好的吃了一餐。
整個(gè)流片過程,只花了兩個(gè)月時(shí)間,接下來就是量產(chǎn)環(huán)節(jié)。
由于海豚科技已經(jīng)下了二十萬片的數(shù)量,又試制成功了,這下可以計(jì)算單片芯片的造價(jià)了。
芯片的單價(jià)受兩個(gè)主要因素影響,一是芯片數(shù)量,二是芯片良品率。
德儀公司不是芯片代工企業(yè),所以芯片數(shù)量不是一個(gè)影響因素,對他們來說,生產(chǎn)十片和生產(chǎn)十萬片都是一樣的,他們不打算賺這個(gè)錢。
當(dāng)然對海豚科技來說,影響還是有的,因?yàn)檠谀0宓脑靸r(jià)很貴,每一塊要幾百萬,這個(gè)造價(jià)是固定的,生產(chǎn)的芯片越多,單位芯片的價(jià)格就肯定便宜一點(diǎn)。
第二個(gè)影響因素是芯片良品率,對芯片造價(jià)影響最巨。
同樣的時(shí)間、同樣的成本,每一片硅晶圓上面是全部合格,還是只有一兩塊芯片合格,單價(jià)相差幾百倍。
這個(gè)是一個(gè)技術(shù)成熟度的問題,當(dāng)初劉美娟在設(shè)計(jì)大綱的時(shí)候,就估計(jì)到0.35微米制程工藝已經(jīng)成熟。
實(shí)際上她是冒險(xiǎn)了,像臺積電與聯(lián)華電子那兩家專業(yè)代工企業(yè),根本就只有0.5微米制程工藝。
用0.5微米制程工藝生產(chǎn)1200萬晶體管的芯片,良品率會低到令人發(fā)指,一整片硅晶圓,可能一片合格的芯片都不會有。
可是用0.18微米制程工藝生產(chǎn)同樣的芯片,良品率會達(dá)到驚人的百分之九十以上,這就是所謂的技術(shù)成熟。
這也是為什么最新款芯片的手機(jī)很貴,老款手機(jī)很便宜的原因。
經(jīng)過計(jì)算,華芯401芯片的單位造價(jià)是80美元左右,對一款當(dāng)前世界集成度最高的芯片來說,算是非常便宜了。
經(jīng)過胡偉武與國內(nèi)勾通,王勇直接訂了二十萬片,總造價(jià)是1600萬美金,然后剩下的錢又訂購了一部分DSP芯片和模擬芯片。
總之是把2000萬美金花完算球。
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