আজকাল, চিপ উত্পাদন প্রক্রিয়ার ক্রমাগত উন্নতির সাথে, চিপে 10 বিলিয়নেরও বেশি ট্রানজিস্টর থাকতে পারে। এতগুলো ট্রানজিস্টর কিভাবে ইনস্টল করা হয়?
1
যখন চিপটি ক্রমাগত বড় করা হয়, তখন এটি ভিতরে একটি বিশাল শহরের মতো দেখায়।
এটি একটি টপ-ডাউন ভিউ SEM ফটো৷ আপনি স্পষ্টভাবে CPU এর ভিতরে স্তরযুক্ত কাঠামো দেখতে পারেন। আপনি ডিভাইস স্তরের কাছাকাছি, নিচে যেতে লাইন প্রস্থ সংকীর্ণ হয়.
এটি CPU এর একটি ক্রস-বিভাগীয় দৃশ্য। আপনি স্পষ্টভাবে স্তরযুক্ত CPU গঠন দেখতে পারেন. চিপ স্তরে সাজানো হয়। এই CPU-তে প্রায় 10টি স্তর রয়েছে। সর্বনিম্ন স্তর হল ডিভাইস স্তর, যা MOSFET ট্রানজিস্টর।
যখন মস টিউবটি চিপে বড় করা হয়, তখন একটি "পডিয়াম" এর মতো একটি ত্রিমাত্রিক গঠন দেখা যায়। ট্রানজিস্টরের কোন ইন্ডাকট্যান্স, রেজিস্ট্যান্স বা অন্যান্য ডিভাইস নেই যা তাপ উৎপাদনের জন্য প্রবণ। উপরের স্তরটি একটি নিম্ন-প্রতিরোধী ইলেক্ট্রোড, যা একটি অন্তরক দ্বারা নীচের প্ল্যাটফর্ম থেকে পৃথক করা হয়। এটি সাধারণত গেটের কাঁচামাল হিসাবে পি-টাইপ বা এন-টাইপ পলিসিলিকন ব্যবহার করে এবং নীচের অন্তরক হল সিলিকন ডাই অক্সাইড।
প্ল্যাটফর্মের দুটি দিক হল উৎস এবং নিষ্কাশন অমেধ্য যোগ করে, এবং তাদের অবস্থানগুলি বিনিময় করা যেতে পারে। দুটির মধ্যে দূরত্ব হল চ্যানেল, এবং এই দূরত্বই চিপের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।
অবশ্যই, চিপের ট্রানজিস্টরগুলি কেবল মোস টিউব নয়, ট্রাই-গেট ট্রানজিস্টরও। ট্রানজিস্টর ইনস্টল করা হয় না, কিন্তু চিপ উৎপাদনের সময় খোদাই করা হয়।
একটি চিপ ডিজাইন করার সময়, চিপ ডিজাইনার চিপের বিন্যাস এবং তারপর রুট এবং রুট পরিকল্পনা করতে EDA টুল ব্যবহার করবেন।
যদি আমরা ডিজাইন করা গেট সার্কিটে জুম করি, সাদা বিন্দুগুলি হল সাবস্ট্রেট, এবং কিছু সবুজ বর্ডার হল ডোপড স্তর।
ওয়েফার ফাউন্ড্রি চিপ ডিজাইনার দ্বারা ডিজাইন করা ফিজিক্যাল লেআউট অনুযায়ী তৈরি করা হয়।
চিপ উৎপাদনে দুটি প্রবণতা রয়েছে। একটি হল ওয়েফারগুলি বড় এবং বড় হচ্ছে, যাতে দক্ষতা বাঁচাতে আরও চিপ কাটা যায়। অন্যটি হল চিপ তৈরির প্রক্রিয়া। উত্পাদন প্রক্রিয়ার ধারণাটি আসলে গেটের আকার, যাকে ট্রানজিস্টর কাঠামোতেও বলা যেতে পারে, উৎস থেকে ড্রেনে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় এবং গেট (গেট) একটি গেটের সমতুল্য, যা প্রধানত দায়ী উভয় প্রান্তে উৎস এবং নিষ্কাশনের অন-অফ নিয়ন্ত্রণ করা।
কারেন্ট হারিয়ে যাবে, এবং কারেন্ট চলে যাওয়ার সময় গেটের প্রস্থ ক্ষতি নির্ধারণ করে, যা মোবাইল ফোনের সাধারণ তাপ উৎপাদন এবং পাওয়ার খরচে প্রকাশ পায়। প্রস্থ যত কম হবে, বিদ্যুৎ খরচ তত কম হবে। গেটের ন্যূনতম প্রস্থ (গেটের দৈর্ঘ্য) হল উৎপাদন প্রক্রিয়া।
ন্যানোমিটার প্রক্রিয়া সঙ্কুচিত করার উদ্দেশ্য হল আরও ট্রানজিস্টরকে একটি ছোট চিপে প্যাক করা, যাতে প্রযুক্তিগত উন্নতির কারণে চিপটি বড় না হয়।
কিন্তু যদি আমরা গেটটিকে ছোট করি, তাহলে উৎস এবং ড্রেনের মধ্যে যত দ্রুত কারেন্ট প্রবাহিত হবে, প্রক্রিয়াটি তত কঠিন হবে।
চিপ উত্পাদন প্রক্রিয়াটি সাতটি প্রধান উৎপাদন এলাকায় বিভক্ত, যা হল প্রসারণ, ফটোলিথোগ্রাফি, এচিং, আয়ন ইমপ্লান্টেশন, ফিল্ম বৃদ্ধি, পলিশিং এবং ধাতবকরণ। ফটোলিথোগ্রাফি এবং এচিং দুটি মূল ধাপ।
ট্রানজিস্টরগুলি লিথোগ্রাফি এবং এচিং দ্বারা খোদাই করা হয় এবং লিথোগ্রাফি হল চিপ উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় সার্কিট এবং কার্যকরী এলাকাগুলি তৈরি করা।
ফটোলিথোগ্রাফি মেশিন দ্বারা নির্গত আলো একটি প্যাটার্ন সহ একটি ফটোমাস্কের মাধ্যমে ফটোরেসিস্টের সাথে প্রলিপ্ত শীটটি প্রকাশ করতে ব্যবহৃত হয়। গ্রাফের ভূমিকা।
এটি একটি ক্যামেরা দিয়ে ছবি তোলার মতোই লিথোগ্রাফির ভূমিকা। ক্যামেরা দ্বারা তোলা ছবি নেগেটিভ প্রিন্ট করা হয় এবং লিথোগ্রাফি ছবি প্রিন্ট করে না, কিন্তু সার্কিট ডায়াগ্রাম এবং অন্যান্য ইলেকট্রনিক উপাদান।
এচিং হল রাসায়নিক বা শারীরিক পদ্ধতি ব্যবহার করে সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠ থেকে বেছে বেছে অবাঞ্ছিত উপাদান অপসারণের প্রক্রিয়া। স্বাভাবিক ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণ প্রবাহে, এচিং প্রক্রিয়াটি ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ার পরে অবস্থিত, এবং প্যাটার্নযুক্ত ফটোরেসিস্ট স্তরটি এচিংয়ের সময় ক্ষয় উত্স দ্বারা উল্লেখযোগ্যভাবে ক্ষয় হবে না, যাতে প্যাটার্ন স্থানান্তরের প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণ করা যায়। এচিং প্রক্রিয়া হল মুখোশের প্যাটার্নের প্রতিলিপি করার একটি মূল ধাপ।
ছবি
তাদের মধ্যে, জড়িত উপাদান photoresist হয়. আমাদের জানা দরকার যে সার্কিট ডিজাইনটি প্রথমে লেজারের মাধ্যমে ফটোমাস্কে লেখা হয়, এবং তারপর আলোর উত্সটি মুখোশের মাধ্যমে ফোটোরেসিস্ট সহ সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠে বিকিরণ করা হয়, যার ফলে এক্সপোজার এলাকায় ফটোরেসিস্টের একটি রাসায়নিক প্রভাব থাকে এবং তারপরে উদ্ভাসিত বা অপ্রকাশিত অঞ্চলটি প্রযুক্তির বিকাশের মাধ্যমে দ্রবীভূত এবং অপসারণ করা হয়, যাতে মুখোশের সার্কিট প্যাটার্নটি ফটোরেসিস্টে স্থানান্তরিত হয় এবং অবশেষে এচিং প্রযুক্তির মাধ্যমে প্যাটার্নটি সিলিকন ওয়েফারে স্থানান্তরিত হয়।
ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ফটোলিথোগ্রাফির মধ্যে পার্থক্য অনুসারে ফটোলিথোগ্রাফি দুটি মৌলিক প্রক্রিয়ায় বিভক্ত, পজিটিভ ফটোলিথোগ্রাফি এবং নেগেটিভ ফটোলিথোগ্রাফি। পজিটিভ ফটোলিথোগ্রাফিতে, পজিটিভ রেজিস্টের উন্মুক্ত অংশের গঠন ধ্বংস হয়ে যায় এবং দ্রাবক দ্বারা ধুয়ে ফেলা হয়, যাতে ফটোরেসিস্টের প্যাটার্নটি মুখোশের প্যাটার্নের মতোই হয়।
বিপরীতভাবে, নেতিবাচক-টোন লিথোগ্রাফিতে, নেতিবাচক প্রতিরোধের উন্মুক্ত অংশটি শক্ত হয়ে যায় এবং অদ্রবণীয় হয়ে যায় এবং মুখোশের অংশটি দ্রাবক দ্বারা ধুয়ে ফেলা হয়, যার ফলে ফোটোরেসিস্টের প্যাটার্নটি মুখোশের প্যাটার্নের বিপরীত হয়।
আমরা এই ধাপটিকে মাইক্রো লেভেল থেকে সহজভাবে ব্যাখ্যা করতে পারি।
একটি পূর্ব-তৈরি ফটোরেসিস্ট প্লেট ওয়েফার (বা সিলিকন ওয়েফার) এর উপর ফোটোরেসিস্ট দিয়ে আবৃত থাকে এবং তারপর ফটোরেসিস্ট প্লেটের মাধ্যমে একটি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য ওয়েফারটি অতিবেগুনী রশ্মি দিয়ে বিকিরণিত হয়। নীতিটি হল অতিবেগুনী রশ্মি ব্যবহার করে ফটোরেসিস্টের অংশ ক্ষয় করা এবং এটিকে সহজে ক্ষয় করা।
দ্রবীভূত করা ফটোরেসিস্ট: ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ায় অতিবেগুনি রশ্মির সংস্পর্শে আসা ফটোরেসিস্টটি দ্রবীভূত হয়ে যায় এবং অপসারণের পরে যে প্যাটার্নটি থাকে তা মুখোশের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
"এচিং" এর অর্থ হল ফটোলিথোগ্রাফির পরে, ফটোরেসিস্টের ক্ষয়প্রাপ্ত অংশ (পজিটিভ রেজিস্ট) একটি এচিং দ্রবণ দিয়ে খোদাই করা হয় এবং ওয়েফারের পৃষ্ঠটি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের প্যাটার্ন এবং এর সংযোগ দেখায়। তারপর সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস এবং তাদের সার্কিট তৈরি করতে ওয়েফারটি খোদাই করার জন্য আরেকটি এচিং সমাধান ব্যবহার করুন।
ফটোরেসিস্ট অপসারণ: এচিং সম্পন্ন হওয়ার পরে, ফটোরেসিস্টের মিশন সম্পূর্ণ ঘোষণা করা হয় এবং সমস্ত অপসারণের পরে ডিজাইন করা সার্কিট প্যাটার্ন দেখা যায়।
10 বিলিয়নেরও বেশি ট্রানজিস্টর এইভাবে খোদাই করা হয়েছে, এবং ট্রানজিস্টরগুলি বিস্তৃতি, সুইচিং, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ, সংকেত মড্যুলেশন এবং অসিলেটর সহ বিভিন্ন ধরণের ডিজিটাল এবং অ্যানালগ ফাংশনে ব্যবহৃত হয়।
আরও ট্রানজিস্টর প্রসেসরের কম্পিউটিং দক্ষতা বাড়াতে পারে; অধিকন্তু, আকার হ্রাস পাওয়ার খরচও কমাতে পারে; অবশেষে, চিপটি আকারে হ্রাস করার পরে, ভবিষ্যতের পাতলা এবং হালকা করার প্রয়োজন মেটাতে এটি একটি মোবাইল ডিভাইসে প্লাগ করা সহজ।
ইমেজ চিপ ট্রানজিস্টর ক্রস সেকশন
3nm-এর পরে, বর্তমান ট্রানজিস্টরগুলি আর উপযুক্ত নয়, এবং সেমিকন্ডাক্টর শিল্প বর্তমানে ন্যানোশিট FETs (GAA FETs) এবং nanowire FETs (MBCFETs) তৈরি করছে, যা আজকের ফিনএফইটিগুলির জন্য এগিয়ে যাওয়ার পথ হিসাবে বিবেচিত হয়৷
Samsung GAA গেট-এরাউন্ড ট্রানজিস্টর প্রযুক্তির উপর বাজি ধরছে, যা TSMC এখনও নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার বিবরণ প্রকাশ করতে পারেনি। স্যামসাং 2019 সালে প্রথম GAA সার্উন্ড গেট ট্রানজিস্টর ঘোষণা করেছিল৷ Samsung-এর অফিসিয়াল বিবৃতি অনুসারে, নতুন GAA ট্রানজিস্টর কাঠামোর উপর ভিত্তি করে, Samsung ন্যানোশিট ডিভাইসগুলি ব্যবহার করে MBCFET (মাল্টি-ব্রিজ-চ্যানেল FET, মাল্টি-ব্রিজ-চ্যানেল ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর) তৈরি করেছে৷ ), যা উল্লেখযোগ্যভাবে ট্রানজিস্টরের কর্মক্ষমতা বাড়াতে পারে এবং FinFET ট্রানজিস্টর প্রযুক্তি প্রতিস্থাপন করতে পারে।
ছবি
এছাড়াও, MBCFET প্রযুক্তি বিদ্যমান FinFET উত্পাদন প্রক্রিয়া প্রযুক্তি এবং সরঞ্জামগুলির সাথেও সামঞ্জস্যপূর্ণ, যার ফলে প্রক্রিয়া বিকাশ এবং উত্পাদন ত্বরান্বিত হয়।
2
