[No.S015-2]
走進(jìn)東芝存儲(chǔ)位于日本四日市的閃存制造工廠,這里是全球規(guī)模最大的半導(dǎo)體工廠之一,自創(chuàng)立以來一直從事半導(dǎo)體存儲(chǔ)產(chǎn)品的生產(chǎn),目前已建成Fab1至Fab6共六個(gè)制造車間,全球三成以上的閃存芯片從這里誕生。
東芝的閃存制造車間分為上下兩層結(jié)構(gòu),生產(chǎn)線融匯人工智能等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化。
閃存的生產(chǎn)在無塵環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行,位于屋頂?shù)淖詣?dòng)化傳送裝置負(fù)責(zé)將閃存送往不同工序進(jìn)行加工。
晶圓首先進(jìn)行加熱,形成氧化膜。這層氧化膜在閃存單元中起到了隧道氧化層的作用,用于保持上方浮柵結(jié)構(gòu)中電子,并允許在特定電壓下電子能夠從中穿透,從而完成閃存的數(shù)據(jù)讀寫功能。
注入特殊氣體形成多晶硅。多晶硅在閃存單元中起到浮柵結(jié)構(gòu)的作用,其中可以儲(chǔ)存電子并表達(dá)數(shù)據(jù)信息。
通過光刻工藝制成精細(xì)的電路圖形:
去除已感光部分的光刻膠:
使用等離子體腐蝕沒有被光刻膠覆蓋的部分:
將離子注入經(jīng)過腐蝕處理的部分,形成儲(chǔ)存信息的存儲(chǔ)單元:
接下來在上面加入絕緣膜,制作線路層,然后經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨,磨平絕緣層上的凸起,然后進(jìn)行接觸孔蝕刻。
熱處理使部分金屬蒸發(fā),形成連接存儲(chǔ)單元的線路:
各工序通過自動(dòng)傳輸帶相連,在制造過程中晶圓一邊移動(dòng)一邊接受各工序的加工:
制造完成的晶圓經(jīng)過各種檢測之后進(jìn)入封裝工序,晶圓在這里首先被切割成芯片:
此時(shí)的芯片還缺少外部引腳,需要將它封裝到基板上。在機(jī)械手的工作下芯片被精準(zhǔn)的固定在基板的指定位置:
再通過引線鍵合技術(shù)使芯片與基板相連。引線鍵合是封裝中的主要互聯(lián)技術(shù)之一,像高科技縫紉機(jī)一樣利用極細(xì)的線將芯片縫到基板之上。在大容量的閃存顆粒當(dāng)中,東芝還會(huì)使用更高端的TSV硅通孔技術(shù)完成多層芯片的高級(jí)封裝。
接著用樹脂封裝位于基板上的芯片:我們平時(shí)看到的閃存顆粒黑色外觀就源自封裝所用的樹脂材料。
在通過了極端溫度、極端電壓等重重檢測之后,性能與質(zhì)量達(dá)到要求的產(chǎn)品才會(huì)被打上東芝存儲(chǔ)器的商標(biāo)并出貨,即東芝原廠閃存。
1987年,東芝發(fā)明NAND閃存,從而開啟了一個(gè)全新的時(shí)代,幾乎每一臺(tái)智能數(shù)碼產(chǎn)品都包含有記憶信息的閃存元件。東芝于1991年量產(chǎn)閃存,2007年宣布世界上首個(gè)3D閃存技術(shù),始終推動(dòng)信息化社會(huì)迭代,影響了全球每一個(gè)人的生活。今年東芝宣布搭載QLC技術(shù)的BiCS4(96層堆疊)閃存,單顆就能實(shí)現(xiàn)1.33TB的存儲(chǔ)容量,使得每個(gè)消費(fèi)者都有機(jī)會(huì)用上容量更大、價(jià)格更便宜的固態(tài)硬盤。
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