Semiconductor (Chip bán dẫn) có lẽ là một từ khóa đang dần nóng trở lại năm 2024
Trong bối cảnh tình hình chính trị thế giới có nhiều biến động kèm các cuộc chiến tranh diễn ra nhiều nơi, các nguồn cung ứng đặc biệt là chip bán dẫn đang ngày một trở nên khan hiếm và quan trọng.
Được coi là định hướng công nghệ chiến lược của nhiều quốc gia trên thế giới, ngành công nghiệp này đang trở thành lĩnh vực được quan tâm và nghiên cứu rất nhiều trong thời gian gần đây.
Nắm được mức độ quan trọng và thiết yếu của chip bán dẫn, chúng tôi kính gửi đến bài viết này để đọc giả có những hình dung cơ bản nhất về semiconductor, đặt nền móng cho những phát triển mạnh mẽ trong tương lai của ngành công nghiệp này tại Việt Nam.
Từ Cát đến chip bán dẫn ?
Quy trình kéo tinh thể
Có lẽ quy trình chế tạo và sản xuất chip bán dẫn là một câu chuyện dài và vô cùng thú vị. Được hình thành nên từ những hạt cát nhỏ bé tưởng chừng như vô cùng quen thuộc với tất cả mọi người, thế nhưng Silicon lại là một nguyên liệu chính trong quy trình chế tạo linh kiện bán dẫn.
Cát sau quá trình tinh lọc sẽ được tổng hợp thành Silicon tinh khiết, sau đó quá trình kéo tinh thể silicon sẽ diễn ra nhằm tạo ra thành thỏi silicon đơn tinh thể (Công ty Cổ phần Thiết bị và Giải pháp Quang điện tử TECOTEC lần đầu tiên đưa hệ thống nuôi kéo tinh thể này về Việt Nam.)
Thanh tinh thể silicon được kéo ra sẽ được tách thành nhiều lớp mỏng gọi là Silicon wafer với đường kính mỗi miếng là 300 mm. Đây sẽ là lớp đặc biệt quan trọng để hình thành lên hệ thống chip phức tạp phía trên.
Sau khi được cắt thành các miếng tròn, một hệ thống chuyên dụng có tên Wafer PODS để vận chuyển đến các vị trí khác nhau trong nhà máy để hoàn thiện các bước tạo lớp và quang khắc.
Quy trình Quang khắc:
Mỗi tấm Silicon wafer sẽ được phủ một lớp vật liệu chuyên biệt có phản ứng với ánh sáng UV trước khi được đưa vào quá trình quang khắc đầu tiên. Hệ thống quang khắc chuyên dụng phổ biến đến từ ASML Holding một công ty đến từ Hà Lan. Quang khắc được coi là quy trình quan trọng nhất trong toàn bộ quy trình sản xuất chip. Mỗi lớp vật liệu được phủ lên sau khi quang khắc sẽ lưu lại trên bề mặt của Silicon wafer như một phần của các diode siêu nhỏ.
Quy trình tạo mạng lưới kim loại kết nối các diode
Kết thúc quá trình đầu tiên, trên bề mặt của tấm silicon đã có đầy đủ các bộ phận của hàng triệu diode thu nhỏ. Vấn đề tiếp theo là kết nối chúng thành một mạch liên kết với nhau để có thể xử lý dữ liệu.
Để tạo ra mối liên kết này, hàng chục tấm photolithography mask được thiết kế cùng với cùng với công nghệ mạ bốc bay (Physical vapor deposition) tạo lên một mạng lưới các sợi kim loại siêu nhỏ có khả năng liên kết các bộ phận của diode và hình thành một con chip tổng thể.
Kết thúc của quá trình này một tấm silicon sẽ được cắt thành hàng trăm con chip CPU nhỏ theo thiết kế đã được định sẵn. Tùy thuộc vào tiến trình và công nghệ được áp dụng mà kích thước của mỗi con chip sẽ khác nhau và tổng số lượng chip từ một miếng Silicon cũng sẽ khác nhau.
Kết thúc của quy trình các con chịp sẽ được đưa vào để kiểm tra vận hành, phân loại cho từng dòng.
