칩 디자인에 대해 얼마나 알고 있습니까?

반도체 업계의 발전에 대한 장편 소개입니다. 일부 표현상 업계 인사들에게는 다소 엄격하지 않을 수 있습니다. 교류를 환영합니다. 먼저 두 가지 개념을 설명해야 합니다. 칩 디자인과 칩 대행공 은 서로 다릅니다. 예를 들어 고통 삼성화웨이는 모두 칩을 설계할 수 있습니다. 이 가운데 삼성은 스스로 칩을 생산할 수 있고, 고통과 화웨이는 대리공을 찾아야 한다. 삼성과 타이완 반도체 매뉴팩처링, 는 가장 널리 알려진 두 개의 칩 세대 공장입니다. 예를 들어 미국 고통의 칩은 스스로 설계한 것이다. 그러나 고통의 고급 칩과 같은 칩을 생산하지 않는 것은 삼성에게 대공을 맡기고, 화웨이가 디자인한 고급 칩은 타이완 반도체 매뉴팩처링 대신 대공을 맡긴다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)

왜 대륙은 현재 하이엔드 칩을 생산할 수 없습니까? 칩 디자인에 대해 말하자면, 우리는 이미 약하지 않다. 화웨이의 기린 칩은 스스로 개발한 것으로, 하이엔드 칩에서 이미 강한 셈이다. 하지만 기린 칩의 대리인은 대륙 제조업체를 찾지 못했다. 대륙의 현재 1 위 중심국제조차도 기린 97 칩을 생산할 능력이 없기 때문이다. 화웨이기린 97 칩, 공정공정은 1nm 입니다. 프로세스 프로세스 뒤에 자세한 설명이 있습니다. 숫자가 작을수록 프로세스가 더 진보한다는 것입니다. 우리 핸드폰의 칩, 공예공예가 좋은지 아닌지는 칩의 성능을 결정한다.

7nm 칩은 1nm 보다 강하고 1nm 은 14nm 공정보다 강해야 합니다. 217 년 삼성과 타이완 반도체 매뉴팩처링 모두 최첨단 1nm 공정을 장악했다. 그래서 현재 1nm 의 생산공예는 인텔 삼성 타이완 반도체 매뉴팩처링 손에 독점되어 있다. 대륙에서 가장 진보한 중심국제는 최고 규격인 28nm 공정만 생산할 수 있습니다.

왜 본토의 생산 공정이 뒤떨어졌습니까? 는 주로 리소그래피 기계입니다. 칩 생산으로 인해 리소그래피 기계가 관건입니다. 리소그래피 기계 업계에 대해 말하자면 네덜란드의 ASML Holding N.V

에 대해 간단히 말해야 한다. 사실 초기 리소그래피 기계의 원리는 슬라이드 기계처럼 간단하다. 즉, 회로도가 있는 마스크 (Mask, 나중에 차크라고도 함) 를 통해 감광성 접착제가 칠해진 결정원에 빛을 투사하는 것이다. 초기 6 년대 리소그래피, 마스크판은 1:1 사이즈로 웨이퍼에 딱 달라붙었는데, 그 당시 웨이퍼도 1 인치밖에 되지 않았다. 따라서 리소그래피는 첨단 기술이 아니었고, 반도체 회사는 보통 직접 작업복과 도구를 설계했다. 예를 들어, 인텔은 16mm 카메라 렌즈를 사서 해체하기 시작했다. 오직 GCA, K& S, Kasper 등 몇몇 회사는 관련 설비를 조금 해본 적이 있다.

6 년대 말 일본의 니콘과 캐논이 이 분야에 진입하기 시작했는데, 당시의 광각은 카메라보다 복잡하지 않았기 때문이다.

1978 년 GCA 는 투영법보다 5 배 높은 해상도와 1 미크론의 해상도를 가진 진정한 현대적인 자동 스테퍼 리소그래피 기계 (Stepper) 를 출시했습니다. 하지만 이 시점에서 리소그래피 업계는 여전히 작은 시장이며, 1 년에 수십 대를 파는 것은 큰 공장이라 할 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 리소그래피, 리소그래피, 리소그래피, 리소그래피, 리소그래피) 반도체 제조사가 그렇게 많기 때문에, 기계 한 대가 또 여러 해 동안 쓸 수 있다. 이로 인해 너의 기계가 조금 뒤떨어졌으니, 아무도 사고 싶어하지 않을 것이다. 기술 선도는 시장을 탈취하는 관건이며, 승자는 통식한다.

8 년대 초반 GCA 의 Stepper 는 조금 앞서지만 곧 Nikang 은 최초의 상용 Stepper NSR-11G 를 발매하여 더욱 진보된 광학 시스템을 갖추고 생산성을 크게 높였다. 두 집이 함께 다른 업체의 점유율을 압박하기 시작했다. 는 1984 년까지 리소그래피 업계에서 니콘과 GCA 가 평평하게 앉아 각각 3% 의 시장 점유율을 누렸다. Ultratech 는 약 1%, Eaton, P& E, 캐논, 히타치 등 나머지 몇 개는 나머지 3% 를 나눕니다. 하지만 이번 해에도 필립스가 실험실에서 stepper 의 프로토타입을 개발했지만 성숙하지는 못했다. (윌리엄 셰익스피어, 필립스, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 리소그래피 시장이 너무 작기 때문에 필립스도 그것이 상업적 가치가 있는지 확인할 수 없다. 미국과 P& 로 가라. E, GCA, Cobilt, IBM 등은 한 바퀴 이야기를 나누었지만 아무도 협력하려 하지 않았다. 공교롭게도 네덜란드 작은 회사인 ASM International 의 사장인 Arthur Del Prado 가 이런 일이 있다는 소식을 듣고 자발적으로 협력을 요청했다. 하지만 이 대리점 출신은 반도체만 경험한 것으로, 리소그래피에 대해서는 잘 알지 못하며 천사 투자의 절반에 유통업체를 더한 셈이다. 필립스는 1 년 동안 망설이다가 마침내 5:5 의 합자회사를 설립하는 것에 마지못해 동의했다. 1984 년 4 월 1 일 ASML 이 설립되었을 때, 31 명의 직원만이 필립스 빌딩 밖에 있는 널빤지 간이 방에서 일했습니다.

ASML 이 처음 설립되었을 때의 간이 방갈로, 뒤에 있는 유리빌딩은 필립스입니다. Credit: ASML

ASML 은 1985 년 채스 (Zeiss) 와 협력하여 광학 시스템을 개선했으며, 마침내 1986 년 훌륭한 2 세대 제품인 PAS-25 을 출시하여 당시 창업회사 Cypress, 오늘의 Norflass 에 처음으로 미국에 팔았다. 하지만 이듬해 1986 년 반도체 시장이 크게 하락하면서 미국의 한 무리의 리소그래피 업체들이 심각한 재정적 문제에 부딪히게 되었습니다. (윌리엄 셰익스피어, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체) ASML 은 규모가 작기 때문에 손실이 크지 않고 기존 계획에 따라 신제품을 개발할 수 있다. 하지만 GCA 와 P& E 이 오래된 브랜드들은 견딜 수 없었고, 그들의 신제품 개발은 모두 정체되었다.

1988 년 GCA 자금이 심각하게 부족해 General Signal 에 인수됐고, 또 몇 년 후 GCA 가 구매자를 찾지 못해 파산했다. 199 년, P& E 리소그래피는 SVG 에 팔 수 없습니다. 는 198 년에도 대반벽강산을 차지한 미국 삼웅이 8 년대 말까지 일본 쌍웅으로 완전히 대체되었다. 이때 ASML 은 약 1% 의 시장 점유율을 가지고 있다. 는 미국의 소외된 SVG 등을 소홀히 했다. 9 년대 이후 ASML 과 니콘의 경쟁이었고 캐논은 옆에서 구경을 했다. 이후 ASML 이 침지 193nm 제품을 출시하자 니콘도 자신의 157nm 제품과 EPL 제품 원형을 완성했다고 발표했다. 하지만 침적식은 작은 개선의 큰 효과로, 제품의 성숙도가 매우 높으며, 니콘은 실험을 하고 있는 것 같아 니콘의 신상품을 주문하는 사람이 거의 없다. 이로 인해 뒤 니콘의 대패가 이어졌다. 니콘은 2 년에도 맏이였지만, 29 년까지 ASML 은 이미 시장 점유율이 7% 가까이 월등히 앞서고 있다. 니콘 신제품의 미성숙도 간접적으로 그 설비를 많이 사용하는 일본 반도체 제조업체의 집단 쇠퇴와 연관이 있다. 캐논은 니콘과 ASML 이 하이엔드 리소그래피에서 이렇게 심하게 치는 것을 보고 바로 철수했다. 로우엔드 리소그래피 시장을 직접 개발하여 지금까지 35nm 및 248nm 제품을 판매하고 있으며 LCD 패널 및 아날로그 부품 공급업체에 공급하고 있습니다. 다시 돌아와서 인텔, 삼성, 타이완 반도체 매뉴팩처링, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성, 삼성 대륙에는 하이엔드 리소그래피 기계가 없고, 중저가 리소그래피 기계와 기술이 부족해 공예가 비교적 낙후된 칩만 당분간 생산할 수 있다. 칩 설계에 대해 이야기해보죠. 디자인에 대해 이야기하기 전에 CPU, GPU, 마이크로아키텍처, 명령어 세트 등의 개념을 알아야 합니다. 중앙 프로세서인

CPU 의 의미는 컴퓨터의 주요 컴퓨팅 작업을 담당하는 구성 요소입니다. 기능은 인간의 뇌와 같다. CPU 에는 x86, ARM 과 같은 분류가 있는데, 전자는 주로 PC 에, 후자는 주로 휴대폰 태블릿 등에 쓰이는 것으로 들어보셨을 겁니다.

CPU 실행은 컴퓨팅 작업을 수행할 때 특정 사양을 준수해야 하며, 프로그램이 실행되기 전에 CPU 가 이해할 수 있는 언어로 번역해야 합니다. 이 언어를 ISA (Instruction Set Architecture) 라고 합니다. 프로그램이 특정 명령어 세트의 사양에 따라 CPU 가 인식할 수 있는 기본 코드로 번역되는 프로세스를 컴파일 (compile) 이라고 합니다. X86, ARM V8, MIPS 등은 모두 명령어 세트의 코드명이다. 동시에 명령 세트를 확장할 수 있습니다. 공급업체가 특정 명령어 세트와 호환되는 CPU 를 개발하려면 명령어 세트 특허 보유자의 승인이 필요합니다. 예를 들어, Intel AMD 와 같은 전형적인 예는 x86 명령어와 호환되는 CPU 를 개발할 수 있도록 합니다.

CPU 의 기본 구성 요소는 코어 (코어) 커널을 구현하는 방식을 마이크로아키텍처 (microarchitecture) 라고 하며 명령어 세트와 유사합니다. Haswell, core-A15 등은 마이크로아키텍처의 코드입니다. 마이크로아키텍처 설계는 코어 (코어) 가 달성할 수 있는 최대 주파수, 코어가 특정 주파수에서 수행할 수 있는 연산 양, 특정 프로세스 수준에서 코어의 에너지 소비 수준 등에 영향을 줍니다. 하지만 주목할 점은 마이크로아키텍처와 명령어가 서로 다른 두 가지 개념이라는 것입니다. 명령어는 CPU 가 선택한 언어이고 마이크로아키텍처는 구체적인 구현입니다. ARM 명령어 세트와 호환되는 칩을 예로 들 수 있습니다. ARM 은 자신이 개발한 명령어를 ARM 명령어라고 하며, Cortex 시리즈와 같은 특정 마이크로아키텍처를 개발하고 외부 권한을 부여합니다. 하지만 CPU 가 ARM 명령어를 사용한다고 해서 ARM 이 개발한 마이크로아키텍처를 사용하는 것은 아닙니다. 가오 통 (Gao Tong) 과 애플 (Apple) 과 같은 제조업체는 ARM 명령어 세트와 호환되는 마이크로 아키텍처를 자체 개발했으며, 화웨이의 기린 칩과 같은 ARM 이 개발 한 마이크로 아키텍처를 사용하여 CPU 를 제조하는 제조업체도 많습니다. 일반적으로 업계에서는 독립적인 마이크로아키텍처 R&D 기능을 갖춘 기업만이 CPU R&D 기능을 갖춘 것으로 간주하며 자체 개발한 명령어 세트를 사용하는지 여부는 중요하지 않습니다. 마이크로아키텍처의 R&D 도 IT 업계에서 가장 기술 함량이 높은 분야 중 하나입니다. 기린 98 을 예로 들면, 가장 중요한 부분은 CPU 와 GPU 입니다. 그중 Cortex-A76 과 Mali-G76 은 모두 화웨이가 ARM 을 찾아 산 마이크로아키텍처 라이센스인데 화웨이가 직접 마이크로아키텍처를 연구할 수 있을까요? 확실히 가능하지만, 애플처럼 휴대전화 시스템에 응용하려면 아직 갈 길이 멀다. 적어도 지금은 그럴 것 같다. 자체 R&D 를 제외하고는 여러 가지 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 칩 개발과 소프트웨어 개발처럼 EDA 도구가 필요하고, ARM 의 마이크로아키텍처를 사용하면 많은 도구를 제공할 수 있기 때문에, 이런 것도 핵심적이기 때문에, 일단 따로 부뚜막을 세우면 각 방면을 고려해야 한다. 이것들을 알아내면 칩 디자인을 시작할 수 있지만, 이 단계도 매우 복잡하고 번거롭다. 칩 제조 과정은 집을 짓는 것과 같다. 먼저 수정원을 기초로 한 다음 층층이 겹쳐 일련의 제조 과정을 거쳐 필요한 IC 칩을 생산할 수 있다.

웨이퍼란 무엇입니까? 웨이퍼 (wafer) 는 다양한 표준 칩을 만드는 기초입니다. 우리는 칩 제조를 집을 짓는 것으로 볼 수 있고, 수정원은 평온한 기초이다. 고체 재료에는 특수한 결정체 구조인 모노크리스탈링이 있다.. 그것의 특징은 원자가 연이어 촘촘하게 배열되어 평평한 원자 표면을 형성할 수 있다는 것이다. 그래서 우리는 단결정을 사용하여 결정원을 만들었다. 그러나 어떻게 이런 재료를 생산할 수 있을까, 주로 두 단계가 있는데, 각각 순화와 수정으로, 그 후에 이런 재료를 완성할 수 있다. 순화는 두 단계로 나뉜다. 첫 번째 단계는 야금급 순화다. 이 과정은 주로 탄소를 첨가하고 산화환원방식으로 실리콘을 98% 이상의 순도의 실리콘으로 변환하는 것이다. 그러나 98% 는 칩 제조에는 여전히 충분하지 않으며, 여전히 진일보한 개선이 필요하다. 따라서 Siemens 프로세스 (Siemens process) 를 추가로 순수화하여 반도체 공정에 필요한 고순도 폴리실리콘을 얻을 수 있습니다. 이어서 바로 라정이다. 먼저 앞에서 얻은 고순도 폴리실리콘을 녹여 액체 상태의 실리콘을 형성한다. 그런 다음 단결정의 실리콘종 (seed) 으로 액체 표면과 접촉하면서 회전하는 동안 천천히 위로 당깁니다. 단결정의 실리콘종이 필요한 이유는 실리콘 원자의 배열이 사람과 줄을 서는 것과 같기 때문이다. 나중에 사람들이 어떻게 제대로 배열해야 하는지, 실리콘종은 중요한 배열이다. 나중에 원자들이 어떻게 줄을 서야 하는지 알 수 있게 해준다. (윌리엄 셰익스피어, 오페라, 희망명언) 마지막으로, 액면을 떠나는 실리콘 원자가 굳어지면 가지런하게 배열된 단결정 실리콘 기둥이 완성된다. 하지만 전체 실리콘 기둥은 칩으로 만든 기판으로 만들 수 없습니다. 실리콘 웨이퍼를 만들기 위해 다이아 칼로 실리콘 기둥을 가로로 슬라이스해야 합니다. 웨이퍼는 광택을 통해 칩 제조에 필요한 실리콘 웨이퍼를 형성할 수 있습니다. 8 인치, 12 인치 웨이퍼는 또 무엇을 의미합니까? 표면이 처리되어 얇은 원으로 잘린 후의 지름을 가리키는 것이 분명하다. 크기가 클수록 당김은 속도와 온도에 대한 요구가 높아지고 제작이 어려워진다. 이렇게 많은 단계를 거쳐 칩 기판 제조가 마침내 완료되었으며, 다음 단계는 칩 제조입니다. 칩을 만드는 방법?

IC 칩, 전체 이름 집적 회로 (Integrated Circuit) 는 설계된 회로를 스택으로 조합한 것으로 명명됩니다. 위 그림에서 볼 수 있듯이 맨 아래 파란색 부분은 수정원이고, 빨간색 및 토황색 부분은 IC 제작 시 디자인해야 하는 곳입니다. 집을 지을 때 디자인해야 할 스타일과 같습니다. 그런 다음 빨간색 부분을 살펴봅니다. IC 회로에서는 전체 IC 에서 가장 중요한 부분이며 다양한 논리 게이트로 조합되어 완전한 기능을 갖춘 IC 칩을 완성하므로 기초의 기초로 볼 수도 있습니다. 노란색 부분은 복잡한 구조가 없으며, 주로 빨간색 부분의 논리 게이트를 연결하는 데 사용됩니다. 이렇게 여러 층이 필요한 이유는 한 곳에 연결해야 할 선이 너무 많기 때문이다

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