揭秘mt6753手机芯片的制造工艺全流程
拆解MT6753手机芯片：探寻其制造工艺的奥秘
大家好啊我是你们的老朋友，今天咱们要聊一个超级有意思的话题——《揭秘MT6753手机芯片的制造工艺全流程》MT6753这颗芯片，大家可能听着有点陌生，但它在过去几年可是火得不得了呢特别是在中低端手机市场，它可是当之无愧的“常青树”想当年，多少款千元机、入门级手机都靠着它跑起来，性价比那叫一个高今天，我就要带大家一起“钻进”这颗芯片的内部，看看它是怎么一步步被制造出来的，这背后又有哪些不为人知的工艺秘密
说到MT6753，它可是联发科（MediaTek）在2015年推出的一款非常成功的四核处理器，采用了ARM Cortex-A53架构，主频高达2.3GHz这颗芯片不仅性能在当时相当不错，而且功耗控制得也相当好，再加上联发科在软件优化上的优势，使得搭载它的手机在用户体验上表现相当抢眼根据市场调研机构的数据，MT6753在2016年和2017年连续两年都是全球出货量最大的手机芯片之一，足见其受欢迎程度那么，这么一颗成功的芯片，它的制造过程究竟是怎样的呢这可真是个复杂又精妙的过程，今天我就要带大家一起好好说道说道
一、MT6753芯片制造前的准备：设计蓝图与材料选择
在正式开始制造芯片之前，那可是一项浩大工程，这第一步就是设计和材料准备你想想，这颗芯片里头可是有几亿个晶体管呢，每一個都精確到纳米级别，这可不是随便画画的，得有严密的逻辑和精密的计算联发科的设计团队会根据市场需求和自身技术优势，确定MT6753的性能指标，比如CPU核心数、主频、GPU性能、功耗控制等等然后，他们会使用专业的电子设计自动化（EDA）软件，比如Cadence、Synopsys这些大厂的产品，来绘制芯片的电路图这过程可真是精细活儿，每一个管脚、每一条线路都得算得清清楚楚，差之毫厘，谬以千里啊
设计完成后，接下来就是材料的选择了制造芯片最核心的材料就是硅，这是一种非常特殊的元素，导电性介于导体和绝缘体之间，正是利用了硅的这种特性，才有了晶体管，进而才有了芯片硅本身并不能直接用来制造芯片，它需要经过一系列复杂的处理，变成高纯度的多晶硅这个过程中，首先要把石英砂（主要成分是二氧化硅）熔化，然后通过一系列的化学处理，去除杂质，最后得到纯度高达99.999999999%（也就是11个9）的多晶硅这个过程听起来简单，但实际操作起来难度极高，任何一点杂质都可能导致芯片性能下降甚至完全失效除了硅之外，制造芯片还需要很多其他的材料，比如用于隔离电路的氧化硅、用于连接电路的金属铝或者铜、用于保护芯片的封装材料等等每一种材料的选择和处理，都会影响到芯片的最终性能和成本，联发科的工程师们在这方面可是下了不少功夫的
二、光刻：芯片制造中最精密的环节
说到芯片制造，那不得不提光刻这个环节，这可是整个过程中最精密、也最关键的一步简单来说，光刻就是用非常高的精度把设计好的电路图案转移到硅片上这个过程有点像我们小时候玩的印泥画，只不过这里的“印泥”是紫外线的光，而且“画笔”的精度高达纳米级别光刻的过程大致是这样的：要把设计好的电路图案通过光刻胶（一种特殊的化学材料）转移到涂有光刻胶的硅片上然后，用高强度的紫外线照射硅片，光刻胶会受到紫外线的照射而发生变化用显影液把没有受到紫外线照射的部分洗掉，就得到了一个清晰的电路图案这个过程需要经过多次重复，因为芯片里的电路非常复杂，需要通过多次光刻才能全部制作出来每次光刻的精度都会影响到芯片的最终性能，所以光刻设备是整个芯片制造过程中最昂贵的设备之一，一台最先进的光刻机可能要价高达上亿美元
光刻的精度直接决定了芯片的性能，这也是为什么芯片制造工艺总是以纳米来计量的原因比如，现在最先进的光刻机已经可以达到7纳米的精度，而MT6753采用的是28纳米的工艺，虽然和最先进的芯片相比还有差距，但在当时绝对算是顶尖的了根据国际半导体行业协会（ISA）的数据，2015年全球光刻机的市场规模达到了120亿美元，其中最先进的光刻机（比如AL的EUV光刻机）占据了相当大的份额可以说，谁掌握了光刻技术，谁就掌握了芯片制造的主动权联发科虽然自己不生产光刻机，但和AL、应用材料这些光刻设备大厂保持着密切的合作关系，这也是MT6753能够取得成功的重要原因之一
三、蚀刻：精雕细琢，打造微观世界
光刻虽然能把电路图案转移到硅片上，但这个图案还只是停留在表面，需要通过蚀刻这个环节才能真正地“雕刻”到硅片内部蚀刻的过程有点像用刻刀在石头上雕刻图案，只不过这里的“石头”是硅片，而且“刻刀”是各种化学物质蚀刻的方法有很多种，比如干法蚀刻和湿法蚀刻，不同的方法适用于不同的材料和电路结构以干法蚀刻为例，它就是利用等离子体（一种高度电离的气体）的化学作用来去除硅片表面的材料，从而形成电路图案干法蚀刻的精度非常高，可以达到纳米级别，而且可以精确控制蚀刻的深度和形状，这对于制造复杂的电路结构来说至关重要
蚀刻的过程需要非常精确的控制，否则很容易出现偏差，导致芯片性能下降甚至完全失效比如，如果蚀刻的深度不够，电路之间就会短路；如果蚀刻的深度太深，又会导致电路过薄，影响性能蚀刻是芯片制造过程中最考验技术水平的环节之一根据半导体行业的研究机构TMA的数据，蚀刻环节在芯片制造的总成本中占比高达30%左右，仅次于光刻环节联发科在蚀刻技术方面也投入了大量的人力物力，和全球领先的蚀刻设备供应商比如应用材料、泛林集团等保持着密切的合作关系，这也是MT6753能够取得成功的重要原因之一
四、离子注入：为芯片注入“灵魂”
蚀刻虽然可以把电路图案“雕刻”到硅片上，但这个电路还只是“骨架”，还需要通过离子注入这个环节才能赋予它“灵魂”简单来说，离子注入就是利用高能粒子束，把特定的离子（比如磷离子、硼离子等）硅片的特定位置，从而改变硅片的导电性能比如，在制造N型晶体管时，就需要把磷离子硅片的特定位置，以增加该区域的载流子浓度；而在制造P型晶体管时，则需要把硼离子硅片的特定位置，以降低该区域的载流子浓度通过离子注入，就可以精确地控制每个晶体管的导电性能，从而实现复杂的电路功能
离子注入的过程需要非常精确的控制，否则很容易出现偏差，导致芯片性能下降甚至完全失效比如，如果离子注入的能量过高或者剂量过大，就可能导致晶体管性能过强，影响功耗控制；如果离子注入的能量过低或者剂量过小，又可能导致晶体管性能过弱，影响电路功能离子注入是芯片制造过程中最考验技术水平的环节之一根据半导体行业的研究机构TMA的数据，离子注入环节在芯片制造的总成本中占比约为10%左右，虽然不是最高的，但也是非常重要的一环联发科在离子注入技术方面也投入了大量的人力物力，和全球领先的离子注入设备供应商比如应用材料、泛林集团等保持着密切的合作关系，这也是MT6753能够取得成功的重要原因之一
五、封装：为芯片穿上“外衣”
经过前面这么多道工序，芯片的核心电路已经制造完成了，但是这个的硅片还不能直接使用，还需要经过封装这个环节封装的作用主要有两个：一是保护芯片免受外界环境的影响，比如氧化、潮湿、机械损伤等；二是提供芯片与外部电路的连接接口，比如引脚、焊盘等封装的过程大致是这样的：要把制造好的芯片核心（也就是硅片）切割成小块，每小块就是一个独立的芯片然后，把这些芯片粘接到一个基板上，并连接好电源、地线等把芯片封装在一个保护壳里，并引出引脚或者焊盘，方便与其他电路连接
封装虽然看起来简单，但也是一个非常复杂的过程，需要涉及到很多不同的技术和材料比如，芯片切割这个环节就需要使用非常锋利的切割刀，而且切割时还要精确控制力度和速度，否则很容易损坏芯片芯片封装这个环节则需要使用很多不同的材料，比如环氧树脂、塑料、金属等，不同的材料具有不同的性能，需要根据芯片的具体需求来选择根据半导体行业的研究机构TMA的数据，封装环节在芯片制造的总成本中占比约为10%左右，虽然不是最高的，但也是非常重要的一环
