美国德州达拉斯市,胡伟武团队正在为制作掩模板而准备,或者说是他们又接受了一次深刻的教训。
较为复杂的电路图形,远不止一块掩模板能概括,这主要取决于纵横交错的金属电路,仅一块掩模板就会造成电路短路。
说实话,在此之前,胡伟武团队并没有意识到这个问题,否则他们设计之时就会有意识的分开制图。
现在他们多了一项任务,就是要把已经制作完成的复杂电路图重新画过一遍。
他们以前是以功能电路为划分,分成了一张张电路图,现在必须以金属电路层为划分,改成二至三张电路图。
目前的技术,只支持三层电路刻蚀,以1200万晶体管的集成度,每张电路图差不多是四百万只晶体管,以及相对应的金属电路。
工作量很大,胡伟武团队日夜赶工改画电路设计图。
幸运的是,胡伟武带来的人,都是各功能电路图的框架设计者,对各自的内容非常熟悉,可以说是了然于胸。
看似很复杂的工作,其实可以复制粘贴,工作量并不大,在他们的努力下,只用了七天时间就重新画好了电路图。
接下来就是进入掩模制作工序。
掩模板就是以一块玻璃基板为载体,在其上镀上一层不透明的铬铁氧化物质,简称铬层。
然后涂上一层显影光刻胶,用直射光刻法,像放幻灯片一样,将电路图形刻画到掩模板上。
这样未被显影的光刻胶区域,可以用专门的蚀刻液腐蚀掉,再用高纯水冲洗干净加烘干后,又用另一种能蚀刻铬层的蚀刻液重新蚀刻一遍,这样就得到了想要的电路图形。
电路图形不透明,被蚀刻掉的铬层下面就是透明的玻璃基板。
整个过程,可以说非常简单,但是却要精密的光刻机,蚀刻机,以及专业的化学蚀刻液,对基础材料、光学、物理、机械有严酷的要求。
在中国,就是那块看似简单的玻璃基板都做不出来,那不是普通的玻璃,对透光度有严格的要求,要有近乎百分百的透光率,是一块纯净度很高的石英玻璃。
事实上,这种玻璃也很贵,不到一平方尺,要上万块钱。
胡伟武看到那一台台的精密设备直咽口水,他多么想公司有朝一日也有一套这样的设备啊!
但是很可惜,中国被欧美恶意封锁,有钱也买不到,全要靠自己研制,不知要到何年何月了。
有了光学掩模板,就能直接制作芯片了。
制作芯片的流程,与制作光学掩模板的过程差不多,只是更复杂。
大概要经过三百多道光学显影、化学蚀刻、离子掺杂、清洗烘干等重复步骤。
在这个过程中,因为德仪公司的035微米工艺还不太成熟,造成问题重重。
最尴尬的是铜互联工艺的应用,海豚科技没有芯片制造设备,当初胡伟武做实验时,只用了一片硅晶圆加一根单晶铜丝这样简单的焊接了一下,发现粘稳了,就代表实验成功。
可实际应用不是这么简单,硅晶圆上的晶体管非常细微,要远远小于单晶铜线,所以只能把单晶铜丝熔化成靶材,再用离子溅镀技术溅镀到未被光刻胶覆盖的晶体管两端区域。
在这个过程,实际上已经不是单晶铜而是高纯铜了,必须想办法使溅镀到晶体管两端的高纯铜结晶成单晶铜。
可以通过瞬间降温的办法得到单晶铜,但是这个度不好把握,必须使用专业的设备,否则失败率太高。
这就要对离子溅镀机进行改造,使之具有瞬间降温的功能,而且必须是可控的。
为了解决这个问题,德仪公司组成了一支强大的科研力量进行技术攻关。
德仪公司高层非常重视,给技术攻关团队下了死命令,他们加班加点的实验,用了一个月的时间终于制作出了一台合用的设备。
合用的标准就是实验出了将溅镀的单晶铜靶材,完整的溅镀到了晶体管上,并且证明粘接稳了。
德仪公司本来就技术雄厚,像光刻技术、蚀刻技术,都是全球领先,唯一不能解决的就是芯片发热问题,所以说是不太成熟的035微米工艺。
在解决了铜互联工艺的关键技术之后,其技术等级马上提高了一大截,一举达到了018微米的制程工艺水平。
以018微米的制程工艺来制造035微米制程工艺水平的芯片,就是张飞吃豆芽,小菜一碟了。
在后期的封装环节,胡伟武要求用单晶铜线代替金线外部搭线,又令德仪公司的技术员眼前一亮,这个很简单的问题,如果他不说,还真没有人想到。
但是只要他一说,德仪公司的技术人员就知道可行。
特别是精简指令集芯片,外部寄存器、缓存等存储芯片特别多,要搭的线也特别多,可以节约大量的成本。
这个外部搭线的方法,无法申请专利,所以胡伟武这一句提议,实际上为德仪公司节省了大量的资金。
德仪公司的领导层非常高兴,请胡伟武团队好好的吃了一餐。
整个流片过程,只花了两个月时间,接下来就是量产环节。
由于海豚科技已经下了二十万片的数量,又试制成功了,这下可以计算单片芯片的造价了。
芯片的单价受两个主要因素影响,一是芯片数量,二是芯片良品率。
德仪公司不是芯片代工企业,所以芯片数量不是一个影响因素,对他们来说,生产十片和生产十万片都是一样的,他们不打算赚这个钱。
当然对海豚科技来说,影响还是有的,因为掩模板的造价很贵,每一块要几百万,这个造价是固定的,生产的芯片越多,单位芯片的价格就肯定便宜一点。
第二个影响因素是芯片良品率,对芯片造价影响最巨。
同样的时间、同样的成本,每一片硅晶圆上面是全部合格,还是只有一两块芯片合格,单价相差几百倍。
这个是一个技术成熟度的问题,当初刘美娟在设计大纲的时候,就估计到035微米制程工艺已经成熟。
实际上她是冒险了,像台积电与联华电子那两家专业代工企业,根本就只有05微米制程工艺。
用05微米制程工艺生产1200万晶体管的芯片,良品率会低到令人发指,一整片硅晶圆,可能一片合格的芯片都不会有。
可是用018微米制程工艺生产同样的芯片,良品率会达到惊人的百分之九十以上,这就是所谓的技术成熟。
这也是为什么最新款芯片的手机很贵,老款手机很便宜的原因。
经过计算,华芯401芯片的单位造价是80美元左右,对一款当前世界集成度最高的芯片来说,算是非常便宜了。
经过胡伟武与国内勾通,王勇直接订了二十万片,总造价是1600万美金,然后剩下的钱又订购了一部分dsp芯片和模拟芯片。
总之是把2000万美金花完算球。
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