第56章 中芯国际的惊叹!流片成功!
这一刻,宏观的几何设计,被神圣的光束,印刻在了微观的硅原子宇宙之中!
“第四步,显影与刻蚀(development & etching)。”
显影液洗去了那些曝光过的光刻胶,露出了下面的二氧化硅层。
紧接着,等离子体刻蚀机登场。
高能离子气体如同微观世界里最锋利的切割机,顺着光刻胶留下的“模板”,将暴露在外的二氧化硅狠狠地剥离,露出底层的纯硅。
至此,微观城市的“沟渠”被挖掘出来。
“第五步,离子注入与扩散(ion implantation & diffusion)。”
仅仅有沟渠是不够的,硅本身是半导体,需要加入杂质才能导电。
离子注入机以极高的能量,将硼(b)或者磷(p)离子像子弹一样轰击进硅晶格内部。
随后,晶圆再次进入高温炉进行退火(annealing),让这些外来的离子在硅原子之间扩散并稳定下来,从而形成了pn结——这便是构成所有现代电子设备基础的晶体管。
这五步,仅仅只是制造一层电路。
而汇智科技的这款芯片,拥有复杂的金属走线和多个互连层。
这就意味着,还需要进行“薄膜沉积(cvd/pvd)”,在表面铺上多晶硅或者金属(如铝或铜);
进行“化学机械抛光(cmp)”,将凹凸不平的表面磨得比镜子还要平滑……
然后,清洗,涂胶,再次光刻,再次刻蚀,再次注入……
这个过程,像是一个西西弗斯式的循环。
在这个循环中,晶圆要在不同楼层、数百台动辄几千万美元的精密设备之间穿梭流转数十次甚至上百次。
整个制造周期,短则三四周,长则两三个月。
任何一个环节的温度偏差了零点几度,任何一次刻蚀的时间多了一秒钟,任何一台机器的对准精度差了几纳米,
这340万的投入,连同汇智科技所有人的希望,就会化为一堆毫无用处的电子垃圾。
时间,在等待中变得无比煎熬。
在接下来的几个星期里,沈枫回到了江淮市,但是却随时关注魔都这边的进度报告。
而唐鑫更是陷入了魔怔。
他每天要在中芯国际的接待室里坐上十几个小时,死死盯着工艺工程师发出来的每一个生产节点的参数报告(log)。
当看到某个掺杂浓度稍微偏离了理论中值,他会紧张得连饭都吃不下;
当看到某一层金属走线完美通过检查,他又能高兴得像个拿到糖果的孩子。
流片,就是对芯片设计师灵魂与肉体的双重凌迟。
整整四十天后。
魔都的三月已经透出了一丝春暖花开的气息。
一个略显疲惫但难掩激动的声音,通过中芯国际内线的电话,打到了唐鑫所在的休息室。
“唐博士……批次号为hz-001的晶圆,已经完成了最后一步的钝化层制造,顺利下线了。”
赵伟明的声音从听筒里传来。
唐鑫猛地站了起来,碰翻了桌上的咖啡杯,滚烫的咖啡溅在裤腿上他都浑然不觉。
“走!去测试车间!”他一把抓起外套,大步流星地向外走去。
真正的考验,才刚刚开始。
造出来不等于成功,只有能够通电、能够实现设计功能的芯片,才是真正的芯片。
在晶圆测试(cp test, chip probing)车间外,隔着厚厚的玻璃,唐鑫看着那一片在灯光下闪烁着彩虹般迷人光泽的十二英寸硅片,被机械臂小心翼翼地放置在测试机台上。
测试机台上方,带有成百上千根极细探针的探针卡(probe card)缓缓降落,精准地扎在了晶圆上其中一颗裸片(die)的测试触点上。
电流输入。
测试程序启动。
玻璃窗外,所有人都屏住了呼吸,死死盯着旁边的显示器。
“滴——”
一声清脆的电子蜂鸣音在静谧的测试室里响起。
屏幕上的绿色进度条瞬间拉满,各项关键电压、电流响应曲线如同完美的艺术品一般在屏幕上展开,
所有的输出波形,与唐鑫几个月前在实验室里模拟的数据,达到了惊人的99.9%的吻合!
“pass(通过)!”测试工程师转过头,对着玻璃窗外的众人,竖起了大拇指。
紧接着,探针卡迅速移动,测试下一颗裸片。
“pass!”
“pass!”
“pass!”
连串的绿灯在屏幕上疯狂闪烁,最终的良品率(yield rate),竟然在第一次流片时,就达到了惊人的85%以上!
这是一场史无前例的巨大胜利!
“成功了……成功了!!”
唐鑫按捺不住内心的狂喜。
他立刻隔着玻璃,看着那片流光溢彩的晶圆,紧绷了几个月的神经,终于在这一刻彻底放松下来。
他知道,这不仅代表着340万没有打水漂。
这更意味着,在2017年的春天,一颗完全由龙国企业自主研发、性能足以碾压同时代全球所有对手的超级快充ic芯片,正式降临在这个世界上。
他立刻将这个消息告诉远在江淮市沈枫。
而沈枫在知道后,也是面露喜色。
他知道汇智科技拥有了一张王牌,拥有了这款芯片,他已经不单单是一家低级电子代工厂了。