内存是怎么做出来的?

1.存储器的工作原理

显然,内存指的是PC中常见的内存条。这种存储器属于动态随机存取存储器(DRAM),其基本存储单元非常简单易懂,由一个N型场效应晶体管(NMOS FET)和一个电容组成。晶体管在这里可以看作是一个理想的开关。当NMOS晶体管导通时,检测电容放电引起的电压变化就是读取0/1的过程,向电容注入不同的电荷就是写入过程。当NMOS晶体管截止时,电荷存储在电容器中,处于存储状态。

DRAM的优势在于结构简单,面积小,所以在同样的面积内可以封装更多的存储单元,存储密度高。现在,记忆棒的容量已经和多年前的硬盘不相上下了。您可以自己算出2Gb内存中有多少这样的单元。缺点是:

1.每次阅读都是破坏性的。电容放电后,电荷没了,要重新写!!!

2.电容还是尼玛的时候会漏电。一般写入几十微秒就检测不出来了(电流电容一般为25pF)。整个数组要不断刷新,也就是把存储的内容读一遍再写进去,其间什么都不能做!!!

3.电容太小导致很多问题,比如速度不能太快,会被宇宙粒子撞上然后就是软错误!!!!

4.没电时,存储的内容丢失,直接导致大量停电造成文件丢失。。。。。

(为了使存储器在没电的情况下也能保存信息,中国台湾的石民大师和一位韩国人发明了闪存。半导体行业贡献了两项诺贝尔物理学奖:晶体管和集成电路。石民怕的是这个行业唯一还有机会得奖的人,他的合作者早死了,连专利费用都没拿到多少。)

2.如何用半导体工艺制作上述电路?

DRAM制造工艺是一般集成电路制造工艺的子集,这个问题可以转化为“集成电路是如何制造的?”这个问题比较复杂,我试着用“盖楼”这个大家都能理解的例子来说清楚。

从它的横截面看,集成电路是分层的,基本上使用相同的材料来实现相似的功能,各层通过过孔电连接。

这种结构实际上就像一座建筑,芯片制造的过程有点像盖楼。非常简化的步骤如下:

1.设计图,即布局图);的芯片;布局是分层的俯视图,包含了各层的物理形状信息和层间的位置连接关系。布局被转换成遮罩,每个遮罩是某一层的俯视图。一个芯片往往有几十个掩膜。芯片的每一层都是同时制造的,就像盖楼必须先造第三层才能造第四层一样。(本来想给大家看一些我手头的地图和口罩,涉及版权等问题。有兴趣的同学可以自己搜索一下。)

2.平整土地。这个没什么好说的。大部分芯片都是从平整的晶圆开始,晶圆需要清洗什么的。

3.基础和底层。这是制造过程中最关键也是最复杂的一步,因为所有重要的有源器件如晶体管都在电路的底部。首先要画线(光刻)明确哪里挖哪里留,然后挖洞(ecthing蚀刻),必要的地方固化(离子注入),盖墙铺管(化学沉积和物理沉积CVD & amp;PVD)等等。具体步骤很复杂,往往需要十几个掩膜才能完成,但是你可以自己学习一个建筑是如何从地面长出来的。

4.高水平。高一层相对简单,或者画线确定哪里做墙或者柱子,哪里是空间,然后沉积金属生长这些东西。这几层基本都是铜或者铝金属连接,很少有复杂的器件。

5.封顶。做一层金属化合物固化保护,当然要露出焊盘。

清洗并切割。此步骤在盖楼不可用。。。。一个300 mm直径的晶圆上可能有上百个芯片,这些芯片被切割成饼状。

7.包装。有点像立面装修,然后整栋楼通电通风。一个小小的硅片就成了我们经常看到的样子,所需的信号和电源都连接在焊球或引脚上。封装是一门大学问,对芯片的电性能影响很大。