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            2020-02-17

            倒裝芯片工藝清洗合明科技分享:帶你看清一顆芯片的內部結構

            發布者:合明科技Unibright ; 瀏覽次數:634

            倒裝芯片工藝清洗合明科技分享:帶你看清一顆芯片的內部結構

            合明科技專注精密電子清洗技術20多年,是SMT貼裝/DIP封裝,功率半導體器件及芯片封裝精密清洗工藝技術方案、產品、清洗設備提供商。精密電子清洗除焊后助焊劑、錫膏、焊膏、球焊膏、焊錫膏、錫渣等殘留物。水基系列產品,精細化對應涵蓋從半導體封測到PCBA組件終端,包括有水基和半水基清洗劑,堿性和中性的水基清洗劑等。具體表現在,在同等的清洗力的情況下,合明科技的兼容性較佳. 先進封裝包括倒裝芯片、WLCSP晶圓級芯片封裝、3D IC集成電路封裝、SiP系統級封裝、細間距封裝等等。


            “在我們闡明半導體芯片之前,我們先應該了解兩點。其一半導體是什么,其二芯片是什么?!?/p>


            半導體
            半導體( semiconductor),指常溫下導電性能介于絕緣體(insulator)與導體(conductor)之間的材料。人們通常把導電性差的材料,如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。

            與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以后,半導體才得到工業界的重視。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅則是各種半導體材料中,在商業應用上最具有影響力的一種。
              
            芯片
            芯片(chip),又稱微芯片(microchip)、集成電路(integrated circuit, IC)。是指內含集成電路的硅片,體積很小。一般而言,芯片(IC)泛指所有的半導體元器件,是在硅板上集合多種電子元器件實現某種特定功能的電路模塊。它是電子設備中最重要的部分,承擔著運算和存儲的功能。廣泛應用于軍工、民用等幾乎所有的電子設備。

            講到這里你大概對于半導體和芯片有個簡單了解了,接下來我們來聊聊半導體芯片。

            半導體芯片是什么?

            一般情況下,半導體、集成電路、芯片這三個東東是可以劃等號的,因為講的其實是同一個事情。


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            半導體是一種材料,分為表格中四類,由于集成電路的占比非常高,超過80%,行業習慣把半導體行業稱為集成電路行業。而芯片就是集成電路的載體,廣義上我們就將芯片等同于了集成電路。

              
            所以對于小白來說,只需要記住,當芯片、集成電路、半導體出現的時候,別慌,是同一碼事兒。
              
            半導體芯片內部結構
            半導體芯片雖然個頭很小。但是內部結構非常復雜,尤其是其最核心的微型單元——成千上萬個晶體管。我們就來為大家詳解一下半導體芯片集成電路的內部結構。一般的,我們用從大到小的結構層級來認識集成電路,這樣會更好理解。
              
            1、系統級
            我們還是以手機為例,整個手機是一個復雜的電路系統,它可以玩游戲、可以打電話、可以聽音樂... ... 

            它的內部結構是由多個半導體芯片以及電阻、電感、電容相互連接組成的,稱為系統級。(當然,隨著技術的發展,將一整個系統做在一個芯片上的技術也已經出現多年——SoC技術)
              
            2、模塊級
            在整個系統中分為很多功能模塊各司其職。有的管理電源,有的負責通信,有的負責顯示,有的負責發聲,有的負責統領全局的計算,等等 —— 我們稱為模塊級,這里面每一個模塊都是一個宏大的領域。

            倒裝芯片工藝清洗合明科技,微信圖片_20200217102004.jpg

            3、寄存器傳輸級(RTL)

            那么每個模塊都是由什么組成的呢?以占整個系統較大比例的數字電路模塊(它專門負責進行邏輯運算,處理的電信號都是離散的0和1)為例。它是由寄存器和組合邏輯電路組成的。
              
            寄存器是一個能夠暫時存儲邏輯值的電路結構,它需要一個時鐘信號來控制邏輯值存儲的時間長短。
              
            實際應用中,我們需要時鐘來衡量時間長短,電路中也需要時鐘信號來統籌安排。時鐘信號是一個周期穩定的矩形波?,F實中秒鐘動一下是我們的一個基本時間尺度,電路中矩形波震蕩一個周期是它們世界的一個時間尺度。電路元件們根據這個時間尺度相應地做出動作,履行義務。
              
            什么是組合邏輯呢,就是由很多“與(AND)、或(OR)、非(NOT)”邏輯門構成的組合。比如兩個串聯的燈泡,各帶一個開關,只有兩個開關都打開,燈才會亮,這叫做與邏輯。
              
            一個復雜的功能模塊正是由這許許多多的寄存器和組合邏輯組成的。把這一層級叫做寄存器傳輸級。
              
            4、門級
            寄存器傳輸級中的寄存器其實也是由與或非邏輯構成的,把它再細分為與、或、非邏輯,便到達了門級(它們就像一扇扇門一樣,阻擋/允許電信號的進出,因而得名)。
              
            5、晶體管級
            無論是數字電路還是模擬電路,到最底層都是晶體管級了。所有的邏輯門(與、或、非、與非、或非、異或、同或等等)都是由一個個晶體管構成的。因此集成電路從宏觀到微觀,達到最底層,滿眼望去其實全是晶體管以及連接它們的導線。
              
            雙極性晶體管(BJT)在早期的時候用的比較多,俗稱三極管。它連上電阻、電源、電容,本身就具有放大信號的作用。

            像堆積木一樣,可以用它構成各種各樣的電路,比如開關、電壓/電流源電路、上面提到的邏輯門電路、濾波器、比較器、加法器甚至積分器等等。由BJT構建的電路我們稱為TTL(Transistor-TransistorLogic)電路。BJT的電路符號長這個樣子:

            倒裝芯片工藝清洗合明科技,微信圖片_20200217102022.png

            但是后來金屬-氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的出現,以優良的電學特性、超低的功耗橫掃IC領域。除了模擬電路中BJT還有身影外,基本上現在的集成電路都是由MOS管組成的了。


            同樣的,由它也可以搭起來成千上萬種電路。而且它本身也可以經過適當連接用來作電阻、電容等基本電路元件。MOSFET的電路符號如下:

            倒裝芯片工藝清洗合明科技,微信圖片_20200217102029.png

            綜上所述,在實際工業生產中,芯片的制造,實際上就是成千上萬個晶體管的制造過程。只不過現實中制造芯片的層級順序正好反過來了,是從最底層的晶體管開始一層層向上搭建。

              
            也就是說,按照“晶體管->芯片->電路板”的順序,我們最終可以得到電子產品的核心部件——電路板。



            文章來源:國際電子商情





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