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湾湾不是中国大陆,它没有受到欧美的技术封锁,台积电的芯片制造设备和英特尔的芯片制造设备没有什么代差。
之所以工艺制程差了整整一代,是因为最新的铜互联工艺还没有取得突破,当然还有其它方面的原因,整个芯片制程有上千道工序,各个芯片厂家都有自己的拿手技术,这一点,英特尔公司肯定要比新生的台积电强上不止一筹。
在铜互联工艺以前,大家都是铝互联工艺,可是铝互联工艺到了0.5微米制程时,就基本达到了技术瓶颈,再也无法突破。
这事要说清楚很复杂,总之是铝材料本身的性质决定了铝线带宽以及时钟频率。
大家都知道铝的电阻是2.8μΩ.cm,而铜的电阻是1.7μΩ.cm,这就使得铜导线可以做得更薄更窄,相应的就提高了单位面积内晶体管的容量。
这就是0.5微米制程工艺向0.35微米制程工艺跨进的一个技术背景。
铜互联工艺是IBM公司发明的,但是他们现在也只做到实验室验证的水平,并没有真正实用。
正因为如此,IBM公司在94年就大肆向其他晶圆企业兜售他们这种并不成熟的铜互联技术。
其中也向台积电兜售了,但是当时台积电可能是资金短缺的原因,没有出钱买,倒是同为晶圆代工企业的台联电出资购买了。
九十年代的台积电因为技术实力不够雄厚,倒致制程工艺比英特尔低了一个级别。
这使得他们只能代工一些低端工艺的芯片,利润非常微薄,总之,这个时候的台积电还在苦苦挣扎,还没有一飞冲天。
铜互联技术,原理很简单,看起来好像就是把铝换成铜这样简单,其实不是那么容易。
其中最大的问题就是铜不与晶体管相粘,就是这个简单的问题难住了所有的晶圆企业。
要知道芯片内部是非常非常的精密,在我们人眼看不到的内部,如果用一千倍的电子显微镜观看,里面的晶体管与金属电路,是纵横交错,密密麻麻。
特别是金属电路,不是一层那么简单,而是多达两三层。
在这么精密的狭窄空间内,要想解决这个铜线与晶体管不粘连的问题,确实非常困难。
在没有前人经验的基础上,科学家们只能通过广撒网的方式,一一实验各种粘接材料。
刘美娟是穿越者,也是集成电路方面的行内人,她当然知之甚详,台积电公司也会在99的时候,解决这个问题。
其实很简单,就是要先镀上一层薄薄的籽晶材料,也就是单晶铜,单晶铜与sio2有良好的附着性。
当然,事情不是这么简单,这还涉及到介电层与阻挡层之间的技术问题,既要保证铜线的粘接力,又要防止铜离子向晶体管内扩散,影响晶体管的半导体性能。
这种技术要到97年8月,IBM公司才会获得突破,刘美娟就在想,要不要提前把铜互联工艺的关键告诉台积电。
按理来说把人家三年后会突破的技术告诉他们,这也没什么,这样一来,就解决了海豚科技这款1000万晶体管级别芯片的制造工艺问题,可以迅速的投产,对双方都是有利的事情。
可刘美娟就是过不了她心里这一关,她凭什么无偿帮助台积电呢?
如果台积电是一家国内的企业,或者是一家爱国企业,那倒也没什么,帮了就是帮了,刘美娟不会寻求什么补偿。
可问题它不是啊!
刘美娟当然心里不乐意帮了,于是她将自己的想法原原本本的告诉了王勇。
未了刘美娟吩咐王勇道:“老公,你让业务部去采购一点单晶铜线回来,让胡伟武团队去做实验,就按我的方法做,就是验证一下可行性,就给我申请国际国内专利。
这种材料是日笨工业大学的大野笃美发明的,可能要日笨才有。
我们拿着专利再找台积电代工,这种新的铜互联工艺,只准用在我们的芯片上。
如果台积电要使用,只能向我们购买专利授权许可。
没办法,目前只有湾湾才有两家专业的芯片代工企业,要是依我的脾气,我都不打算去湾湾。”
不怪刘美娟这么小气,直到2018年的湾湾都还在闹着独立,更气人的是,独派的人还远远多过统派人士,可见这帮湾湾人已经是铁了心不想回归祖国的怀抱了。
刘美娟对湾湾人没有好感,所以她干脆自己申请专利,也不管别人怎么看,一家没有芯片制造技术的企业,是如何发明铜互联工艺的?
其实有了单晶铜这种优异的材料,远不止铜互联工艺这么简单,它还可以用来做铜键合线。
现在的芯片都还在采用金线键合,不仅是价格昂贵,更重要的是金丝线因为太软,它的拉伸长度与细度有一定局限性,远远比不过单晶铜键合线。
还有现在的芯片制程工艺较低,其中一个原因就是金线键合工艺,它最多只能搭二至三层,今后随着制程工艺技术的提升,搭线会暴涨到八层十层,这就非单晶铜键合线莫属了。
大家可能不知道,芯片有几千个引脚,全部用金丝线键合,长度达到了惊人的1.4公里,这是一笔很大的开支。
如果使用单晶铜线就能节约大量的黄金。
这下大家知道,为什么以前有人收废旧手机的原因了吧!他们拿去就是提炼芯片里面的黄金。
单晶铜线的制备工艺,其实也不是特别复杂,就是采用连续热铸拉伸成型工艺。
后世国内企业已经能够制造,刘美娟看过相关的工艺技术资料,她知道怎么做。
但是现在的海豚科技还没有一家像样的实验室,她空着手也做不出来。
再一个这个单晶铜的原料,必须是高纯铜,目前国内还没有。
一切都还早,海豚科技还没有自己的晶圆厂,搞这种材料没什么意义。
下午王勇去上班,就将刘美娟吩咐的事情,安排了下去,他自己就一心扑在批阅文件上了。
由于是IBM公司已经验证过的技术,刘美娟又特别讲清楚了,实验当然没有问题。
然后王勇又吩咐法务部加紧申请专利,这个比较费时间,必须越早越好,一定不能耽误去湾湾流片的时间。
就这样,海豚科技不经意间,又获得了一项关键专利。
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