Dunida tignoolajiyada casriga ah, the semiconductor waa boqor. Chips-yadan aadka u yaryar, ee qallafsan waxay awoodaan wax kasta laga bilaabo taleefannada casriga ah ilaa baabuurteena iyo xarumaha xogta ee laga isticmaalo intarneedka. Laakiin maxaa awood u leh abuuritaanka chips-kan? Jawaabtu, yaab, waa gaas. Midna maaha gaaslaakiin gaas saafi ah oo sarreeya ee nadaafadda aan la qiyaasi karin. Anigoo ah Allen, oo ah mulkiilaha warshad leh toddobo xariiq oo wax soo saar ah oo ku takhasusay gaaska warshadaha, waxaan si toos ah u arkay sida baahida nadiifka ah ay cirka isku shareertay. Maqaalkani waxa loogu talagalay hoggaamiyeyaasha ganacsiga sida Mark Shen, kuwaas oo safka hore kaga jira gaas silsilad sahayda. Waxaad fahantay tayada iyo qiimaha, laakiin si aad si dhab ah ugu hoggaamiso suuqan, waxaad u baahan tahay inaad fahanto sababta. Waxaan demystify doonaa dunida adag ee wax soo saarka semiconductor, isagoo si fudud u sharaxaya sababta hal qalloocan qayb in a gaas qulqulka ayaa ku kici kara malaayiin warshad. Kani waa hagahaaga ku hadalka luqadda warshadaha semiconductor oo noqda lammaane lama huraan ah.

Doorkee Ayuu Gaas Ka Ciyaaraa Samaynta Chip Semiconductor?

Asal ahaan, wax soo saarka semiconductor waa hab lagu dhisayo wareegyo koronto oo lakabyo badan leh oo yar-yar oo saxan khafiif ah silikon, loo yaqaan a wafer. Bal qiyaas in aad isku daydo in aad dhisto dhisme dabaq ah oo cabbirkiisu le'eg yahay shaambada boostada, oo leh balaayiin qolal iyo dariiqyo. Taasi waa miisaanka aan ka hadlayno. Si taas loo gaaro, ma isticmaali kartid qalabka jirka. Halkii, oo dhan habka wax soo saarka waxay ku tiirsan tahay fal-celin kiimiko ah oo taxane ah oo sax ah, gaadhiga ugu horreeyana falcelintan waa gaas.

Gaasasku waxay u dhaqmaan sida gacmaha aan muuqan ee dhisa wareegyadan. Waxay qabtaan dhowr shaqo oo muhiim ah. Qaar, sida nitrogen, abuuro jawi nadiif ah oo xasilan, ka hortagga falcelinta aan loo baahnayn. Kuwo kale, oo loo yaqaan gaaska geeddi-socodka, waa dhismooyinka dhabta ah ama qalabka wax lagu xardho. Tusaale ahaan, gaar ah nooca gaaska laga yaabaa in loo isticmaalo in lagu shubo lakabka microscopic ee walax conductive, halka mid kale gaas waxaa loo isticmaalaa si sax ah iwm wax ka fog si ay u sameeyaan dariiq wareeg ah. Tallaabo kasta, laga bilaabo nadiifinta wafer si loo dhiso transistors final, ku lug leh gaar ah gaas ama isku dhafka gaasaska. Saxnimada ee socodka gaaska iyo ka kooban yahay kiimikaad si toos ah u tilmaamaya guusha wax soo saarka chip habka.

Waa maxay sababta ay daahirnimadu aadka ugu muhimsan tahay wax soo saarka Semiconductor?

Nolol maalmeedkeena, boodh yar ama wasakhowga hawada wax weyn maaha. Laakiin gudaha a semiconductor warshad been abuur ah, ama "fab," waa masiibo. Qaybaha lagu dhisayo a silikon wafer inta badan waxaa lagu qiyaasaa nanometer-taasi waa balaayiinths ee mitir. Si taas loo eego, timaha keliya ee bini'aadamka ah ayaa ballac ahaan gaaraya 75,000 nanometer. Boodh yar qayb xitaa ma arki kartid waa dhagax weyn oo adduunka ah semiconductor been abuurasho.

Tani waa sababta daahirnimo waa sifada kaliya ee ugu muhiimsan gaasaska loo isticmaalo in semiconductor wax soo saarka. Unug kasta oo aan la rabin-haddii ay tahay molecule biyo baadi ah, bir yar qayb, ama ka duwan gaas molecule-waxaa loo tixgeliyaa ah wasakhnimo. Tani faddarayn waxay si buuxda u carqaladayn kartaa jilicsanaanta falcelinta kiimikada ka dhacaya on the waferdusha sare. Hal keli ah wasakhnimo waxay xannibi kartaa wareegga samaynta, keeni kartaa wareeg gaaban, ama bedeli kartaa wareegga sifooyinka korantada ee semiconductor maaddo. Sababtoo ah hal wafer waxay ka koobnaan kartaa boqollaal ama kumanaan chips shakhsi ah, hal qalad oo yar ayaa u horseedi kara khasaare maaliyadeed oo weyn. Nidaamka oo dhan wuxuu dalbanayaa heerarka ugu sarreeya ee daahirsanaanta in uu gabi ahaanba shaqeeyo.

Sidee bay wasakhda ku jirta wax-soo-saarka Semiconductor Burburka Gaasaska?

Marka an wasakhnimo ku jira habsocod gaas, waxay keeni kartaa " dilaa cilladTani ma aha cillad yar oo kaliya; waa a cillad taasoo ka dhigaysa dhammaan microchip-ka qaybtaas wafer faa'iido lahayn. Aan eegno sida tani u dhacdo. Inta lagu jiro dhigid wejiga, halkaas oo aflaanta khafiifka ah lagu dhisayo lakab lakab, aan la rabin qayb dusha sare ku degi karaa. Marka lakabka xiga la dhigo dusha sare, wuxuu abuuraa boog yar ama faaruq ah. Ciladani waxay jebin kartaa xidhiidhka korantada ama waxay abuuri kartaa mid aan loo baahnayn, si wax ku ool ah u baabi'isa transistor-ka la dhisayo.

Cawaaqibta tani waa mid wax u dhimaysa xariiqda hoose ee fab. Qiyaasta aasaasiga ah ee guusha a semiconductor fabku waa "wax-soo-saar" -boqolkiiba jajabyada shaqada ee laga soo saaro hal wafer. Xataa dhibic yar oo soo gashay dhalid, laga bilaabo 95% ilaa 90%, waxay matali kartaa malaayiin doolar dakhligii lumay. wasakhda gaaska waa sababta tooska ah ee hoos u dhaca dhalid. Tani waa sababta saarayaasha semiconductor waa ku waalan yihiin nadiifnimada gaaska. Waxay u baahan yihiin inay hubiyaan in gaas gelitaanka qalabkooda balaayiin doollar ah ayaa gabi ahaanba ka xor ah mid kasta wasakhaysan taas oo meesha ka saari karta habka samaynta semiconductor. Waa ciyaar sax ah oo yar halka ay eber ka jirto qaladka.

Waa maxay Gaasaska Muhiimka ah ee Loo Isticmaalo Samaynta Semiconductor?

Baaxadda gaasaska loo isticmaalo warshadaha semiconductor waa ballaaran, laakiin guud ahaan waxay u kala baxaan laba qaybood: gaas badan iyo gaas khaas ah.

• Gaasaska waaweyn: Kuwaas waxaa loo isticmaalaa tiro aad u badan waxayna sameeyaan aasaaska deegaanka wax soo saarka.

  • Nitrojiin (N₂): Tani waa faraska shaqada. aadka u sarreeya daahirnimo Nitrojiin waxaa loo isticmaalaa in lagu abuuro "jawi" aan firfircoonayn gudaha qalabka wax-soo-saarka. Tani waxay nadiifisaa ogsijiinta, qoyaanka, iyo qaybo kale, ka hortagga oksaydhka aan la rabin ama faddarayn ee ah wafer.
  • Hydrogen (H₂): Inta badan waxaa lagu daraa gaasaska kale, hydrogen waa u muhiim qaar ka mid ah dhigid hababka iyo abuurista bay'ad kiimiko oo aad u gaar ah ayaa loo baahan yahay si loo dhiso qaab-dhismeedka transistor.
  • Argon (Ar): Sida aan macquul ahayn gaas, Argon waxaa loo isticmaalaa habka loo yaqaan sputtering, halkaas oo loo isticmaalo in lagu duqeeyo walxaha bartilmaameedka ah, garaaca atamka dabacsan ka dibna ku shubaa wafer. Waxa kale oo loo isticmaalaa in lagu abuuro balaasmaha in badan iwm hababka.

• Gaasaska Khaaska ah: Kuwani waa gaasas adag, badiyaa khatar ah, iyo gaasas aad loo farsameeyey oo loo isticmaalo tillaabooyinka habraaca gaarka ah. Waxay yihiin maaddooyinka "firfircoon".

  • Etchants: Gaasaska sida chlorine (Cl₂) iyo hydrogen bromide (HBr) ayaa loo isticmaalaa in si sax ah loo xardho iwm qaababka galay lakabyada ah wafer.
  • Dopants: Gaasaska sida arsin (AsH₃) iyo phosphine (PH₃) ayaa loo isticmaalaa in si ula kac ah loo soo bandhigo wax gaar ah. wasakhnimo galay silikon si ay u bedesho hantideeda korontada, taas oo ah sida loo xakameeyo transistor-ka.
  • Gaasaska Dhigta: Silane (SiH₄) waa tusaale caadi ah, oo loo isticmaalo sida isha silikon si loo dhigo filimo khafiif ah.

Sarkaalka wax soo iibsiga sida Mark, waxaa muhiim ah in la ogaado in dhammaan gaasaskani ay ka duwan yihiin, waxay wadaagaan hal shuruudood: xad dhaaf ah daahirnimo.

Ma Ku Sharaxi Kartaa Dhigista iyo Cuncunka Erayada Fudud?

wax soo saarka semiconductor Waxay ku lug leedahay boqolaal tillaabo, laakiin intooda badan waa kala duwanaansho laba hab oo aasaasi ah: dhigid iyo iwm. Fahamka kuwan ereyo fudud ayaa fure u ah fahamka doorka gaas.

1. Dhigashada: Dhisida lakabyada
Ka fakar dhigid sida rinjiyeynta molecules. Hadafka ayaa ah in lagu daro shay aad u dhuuban, oo si fiican isku mid ah wafer silikoon.

• Habka: Nidaam gaas (sida silane) waxaa lagu qasaa a gaaska qaade (sida nitrogen ama hydrogen). Tani gaas isku dar ah ayaa markaa la geliyaa qol ay ku jiraan wafer. A falcelinta kiimikada waxaa kiciyaa, badanaa kuleyl ama a balaasmaha, taasoo keenaysa in unugyadu "soo da'aan" ka soo baxaan gaas oo samays adag filim khafiif ah on the waferdusha sare.
• Waa maxay sababta ay daahirnimadu muhiim u tahay: Haddii ay jirto wasakh qayb gudaha gaas durdurrada, waxay la mid tahay in yar oo boodh ah oo galaysa rinjiga buufintaada. Waxay geli doontaa lakabka cusub, abuurista qaab-dhismeed cillad. Haddii uu jiro mid aan la rabin gaas molecule, waxay si khalad ah uga falcelin kartaa, beddelaysaa qurxinta kiimikada iyo sifooyinka korantada ee lakabka.

2. Etching: Xarida Wareegyada
Ka dib markaad dhisto lakab, waxaad u baahan tahay inaad ku dhejiso qaabka wareegga. Etch waa habka xulashada alaabta.

• Habka: The wafer waxaa lagu dahaadhay walxo iftiin leh oo loo yaqaan photoresist. Nidaam ayaa lagu dulsaaraa (sida stencil). Meelaha bannaan ayaa markaa la adkeeyaa. The wafer dabadeed waxa la gelinayaa qol ay ka buuxaan wax la kariyo gaas (sida iskudhis ku salaysan fluorine). Tani gaas waxaa tamar loo geliyaa a balaasmaha gobolka, taasoo ka dhigaysa mid aad u firfircoon. The balaasmaha duqaysa wafer, si kiimiko ah u cuna walxaha kaliya meelaha aan lagu ilaalin stencil.
• Waa maxay sababta ay daahirnimadu muhiim u tahay: wasakhda ku jirta gaasaska loo isticmaalo xoqidda waxay bedeli kartaa heerka falcelinta. Tani waxay keeni kartaa in wareegyada lagu xardho aad u ballaaran, aad u cidhiidhi ah, ama aan gebi ahaanba. Bir qayb wasakhnimo xitaa xannibi kara iwm in hal meel oo yar lagu sameeyo, oo laga tago "boostada" walxo aan loo baahnayn oo soo gaabinaysa wareegga.

Sidee loo cabbiraa oo loo ilaaliyaa nadiifinta gaaska aadka u sarreeya?

Gudaha warshadaha semiconductor caalami ah, cabbirada nadiifnimada caadiga ah sida "boqolkiiba" waa wax aan faa'iido lahayn. Waanu la tacaalaynaa faddarayn Miisaanka ay adag tahay in la fahmo. Daahirnimada waxa lagu qiyaasaa qaybo ka mid ah trillion (ppt). Tani waxay ka dhigan tahay qof kasta trillion gaas molecules, waxaa jiri kara hal ama laba unugyo wasakh ah oo keliya.

Si loo gaaro loona xaqiijiyo heerkan nadiifnimada gaaska, nidaam casri ah oo ka mid ah sifaynta gaaska waxaana loo baahan yahay falanqayn.

Warshadayada, ma soo saarno oo kaliya gaas; waan noolnahay oo neefsaneynaa xakamaynta tayada. The sahayda gaaska silsilad loogu talagalay a semiconductor farsamadu waxay ku lug leedahay nadiifiyeyaal khaas ah oo lagu rakibay isla goobta isticmaalka. Intaa waxaa dheer, horumarsan falanqaynta gaaska qalabka loo isticmaalo la socodka waqtiga-dhabta ah. Farsamooyinka sida cadaadiska atmospheric mass ionization spectrometry (APIMS) ayaa sameyn karta ogaanshaha wasakhnimada hoos ilaa heerka qaybaha-hal-trillion, hubinta uh gaas (nadiifinta aadka u saraysa) gelitaanka qalabka habka waa mid qumman.

Maxaa Ka Dhigaya Soo-Biyaha Gaaska Nadiifinta Sare Lagu Kalsoonyahay?

Madaxa wax soo iibsiga sida Mark, oo la kulmay xanuunka daahitaanka shixnadda iyo shahaadooyinka been abuurka ah, isku halaynta ayaa ah wax walba. Adduunka ee semiconductor-nadiif sare Gaasaska, isku halaynta waxay ku taagan tahay saddex tiir: Joogteynta Wax-soo-saarka, Xaqiijinta Tayada, iyo Khibradda Saadka.

1. Joogteynta Wax soo saarka: Alaab-qeybiye la isku halayn karo waa in uu leeyahay awoodo wax-soo-saar adag oo adag. Todobada khadadka wax soo saarka ee warshadeena, tusaale ahaan, waxay xaqiijinayaan inaan awoodno dabooli baahida sare iyo in dhibaato hal xariiq ahi aanay joojin wax-soo-saarkayaga oo dhan. Tani waxay yaraynaysaa halista carqaladaynta saadka taasoo xidhi karta balaayiin doolar semiconductor fab
2. Hubinta tayada la xaqiijin karo: Kuma filna inaad sheegato inaad haysato gaas nadiif ah oo sarreeya. Waa in aad caddayn kartaa. Tani waxay ka dhigan tahay maalgelinta qalabka falanqaynta ee casriga ah ee loogu talagalay ogaanshaha wasakhnimada. Waxa kale oo ay la macno tahay bixinta caddaynta, la raad raaci karo Shahaadooyinka Falanqaynta (CoA) shixnad kasta. La dagaalanka khiyaanada shahaadodu waxay ku saabsan tahay dhisidda xidhiidh wakhti dheer ah oo ku salaysan kalsooni iyo xog la xaqiijin karo.
3. Khibradda Saadka: Helitaanka a gaasta daxalaysa ama dareeraha cryogenic ee Shiinaha ilaa USA ma fududa. Waxay u baahan tahay weelal gaar ah, aqoonta shuruucda maraakiibta caalamiga ah, iyo qorsheyn taxadar leh si looga fogaado dib u dhac. Alaab-qeybiye la isku halleyn karo ayaa fahansan in tani aysan ahayn raritaan sanduuq oo keliya; waxa ay maaraynaysaa qayb muhiim ah oo ka mid ah caalamka semiconductor silsilad sahayda.

Waa maxay Farqiga u dhexeeya Gaaska Badan iyo Gaaska Gaarka ah?

Fahamka farqiga u dhexeeya gaas badan iyo gaasta khaaska ah waxay fure u tahay qof kasta oo ku lug leh soo saarista warshadaha semiconductor. Halka ay labaduba u baahan yihiin xad dhaaf daahirnimo, miisaankooda, maarayntooda, iyo adeegsigooda aad bay u kala duwan yihiin.

Gaasaska waaweyn, sida Gaasaska Khaaska ah ee Nadiifinta Badan, tixraac gaasaska sida nitrogen, ogsijiin, argon, iyo hydrogen. Waxay yihiin aasaaska deegaanka fabka. Erayga "bulk" waxa uu tilmaamayaa tirada tirada badan ee la isticmaalo. Gaasaskan waxaa badanaa lagu soo saaraa goobta ama meel u dhow waxaana lagu keenaa dhuumo gaar ah oo toos ah nidaamka qaybinta gudaha ee warshadda. Caqabadaha ugu waaweyn halkan waa ilaalinta daahirnimo ka badan shabakadaha qaybinta iyo hubinta aan kala go' lahayn, sahayda mugga sare.

Gaaska Takhasuska leh (ama gaaska elektarooniga ah) waxa loola jeedaa qayb balaadhan oo ah gaas qalaad, fal-celin ah, ama gaas khatar ah oo tiro yar oo loo isticmaalo tillaabooyinka habsocodyada gaarka ah sida etching iyo dhigid. Tusaalooyinka waxaa ka mid ah silane, ammonia, boron trichloride, iyo trifluoride nitrogen. Kuwan waxaa lagu keenaa dhululubo cadaadis-sare oo gaar ah. Caqabadaha leh gaasta khaaska ah waa badbaado aad u xun xagga maaraynta, hubinta isku-dhafka qumman ee isku dhafka gaaska, iyo ka hortagga fal-celin kasta oo kiimiko ah oo ku dhex jira dhululubada oo wax u dhimi karta tayada gaaska.

Sidee Baahida Gaaaska Semiconductor-ka Nadiifinta Sarreya u Horumarinaysaa?

The warshadaha semiconductor waligeed ma istaagto. Sharciga Moore, fiirsashada in tirada transistors ee chip-ku labanlaabanto qiyaastii labadii sanaba mar, waxay sii wadaysaa inay riixdo xuduudaha fiisigiska. Marka transistors-ku yaraado, waxay noqdaan kuwo aad u nugul faddarayn. A cabbirka walxaha taas oo ahayd mid la aqbali karo shan sano ka hor waa " dilaa cillad" maanta.

Wadaadkan aan joogsiga lahayn ee chips-yada yaryar iyo kuwa ka awood badan waxay la macno tahay baahida loo qabo xitaa heerarka sare ee nadiifnimada gaaska waa korayaa. Waxaan ka guureynaa adduun ay qaybo-halkii bilyan ay ahaayeen heerka dahabka una gudubnay mid ay qaybo-hal-trillion ay tahay shuruudaha gelitaanka ugu yar semiconductor sare noodhadhka. Intaa waxaa sii dheer, agabka cusub iyo qaab-dhismeedka chip-ka, sida 3D NAND iyo transistors Gate-All-Around (GAA), waxay u baahan yihiin faylal cusub oo dhan gaaska soo socda isku darka iyo horudhaca. Sida soosaarayaasha gaaskaWaxaan ku jirnaa tartan joogto ah oo hal-abuurnimo, horumarinta tignoolajiyada cusub ee nadiifinta iyo hababka falanqaynta si aan ula jaanqaadno warshadaha semiconductor caalami ah.

Iibsade ahaan, waa maxay shahaadooyin tayada aan raadsado?

Ku-socoshada adduunka alaab-qeybiyeyaasha waxay noqon kartaa mid adag, gaar ahaan marka la macaamilayo alaabada farsamada. Shahaadooyinku waxay bixiyaan xaqiijinta dhinac saddexaad ee muhiimka ah ee awoodaha alaab-qeybiyaha iyo ka go'naanta tayada. Marka laga soo xigtay gaas saafi ah oo sarreeya loogu talagalay warshadaha semiconductor, halkan waxaa ah dhowr waxyaalood oo la raadiyo:

• ISO 9001: Tani waa shahaadada aasaasiga ah ee nidaamyada maaraynta tayada. Waxay tusinaysaa in alaab-qeybiyaha uu leeyahay habab si wanaagsan loo qeexay oo lagu celin karo wax soo saarka, kormeerka, iyo gaarsiinta.
• ISO/IEC 17025: Tani waa mid muhiim ah. Waa halbeegga tayada shaybaarrada shaybaadhka iyo cabbiridda. Alaab-qeybiyaha haysta shahaadadan ayaa caddeeyey in shaybaarkooda gudaha-ka soo saara Shahaadada Falanqaynta- uu yahay mid sax ah oo la isku halayn karo.
• Falanqaynta Raadinta: Had iyo jeer u dalbo Shahaadada Falanqaynta (CoA) hal dhululubo ama dufcad kasta. Shahaadadani waa inay faahfaahin ka bixiso heerka saxda ah ee muhiimka ah wasakhda ku jirta gaaska, lagu qiyaaso habab gorfayn gaar ah sida chromatography gaaska ama spectrometry mass.

Hogaamiye go'aan qaadasho ahaan sida Mark, qalabkaaga ugu fiican ayaa ah inaad waydiiso su'aalo baadhitaan. Kaliya ha weydiin "Kani miyaa gaas saafi ah?" Waydii "Sidee ku caddaynaysaa inay daahir tahay? I tus shahaadada shaybaadhkaaga. U sharax nidaamkaaga si aad u hubiso joogteynta wax badan-iyo-badan." Runtii khabiir iyo lammaane lagu kalsoonaan karo ayaa soo dhaweyn doona su'aalahan oo waxay heli doonaan jawaabo kalsooni leh, hufan.

Qaadashada Furaha

• Gaasku waa Aalad: Gudaha wax soo saarka semiconductor, gaasaska ma aha oo kaliya walxo; waa qalab sax ah oo loo isticmaalo in lagu dhiso oo lagu xardho wareegyada yaryar ee a wafer silikoon.
• Daahirnimadu waa Wax walba: Miisaanka wax soo saarka chip waa mid aad u yar oo aan la rabin qayb ama wasakhnimo molecule waxay burburin kartaa jajab, samaynta daahirnimo ultra-sare shuruud aan laga gorgortami karin.
• Wax-soosaarku waa yoolka: Saamaynta aasaasiga ah ee wasakhowga gaaska waa hoos u dhac ku yimaada wax soo saarka dhalid, taasoo si toos ah u tarjumeysa malaayiin doolar oo dakhligii lumay xirmooyinka semiconductor.
• Laba Habraac oo Muhiim ah: Tallaabooyinka ugu badan ee samaynta chip-ka ayaa ku lug leh midkood dhigid (lakabyada dhismaha) ama iwm (hababka xardho), labaduba waxay si buuxda ugu tiirsan yihiin falcelinta kiimikada saxda ah ee gaaska saafiga ah.
• Kalsoonidu waa furaha: Alaab-qeybiye lagu kalsoon yahay oo ku jira gaaska semiconductor suuqu waa in uu muujiyaa joogtaynta wax soo saarka, hubinta tayada la xaqiijin karo iyada oo loo marayo shaybaadhka shahaadaysan, iyo maamulka saadka ee khabiirada.
• Mustaqbalku waa ka daahirsan yahay: Maaddaama semiconductors ay noqdaan kuwo horumarsan, baahida loo qabo xitaa heerarka sare ee nadiifnimada gaaska (ilaa qaybo-hal-trillion) kaliya way sii socon doontaa inay koraan.