@CalEpitan
Yritän viimeisen kerran avata tämän "robotti" vaiheesi ja miksi "kaikki maksaa saman verran" ei ole tosi. Yritän välttää skippaamista ja tästä ei tule lyhyt vastaus, että hae kahvia/teetä/lukulasit...
Kuva 1: Piipuolijohde mikropiirien valmistusprosessin vuokaavio
- Raaka-aineen hankinta, piimalmin louhinta
- piimalmin (piioksidin) prosessointi 99.99999% puhtaaksi polypiirakeiksi
- Kemikaaliprosessit
- TCS-Siemens Poly-Si [kuva 2]
- MS-Siemens Poly-Si [kuva 2]
- MS-FBR Poly-Si [kuva 2]
- Mekaaninenprosessi
- Metallurgy poly-si [kuva 2]
- Puhtaat piirakeet kaadetaan sulatusuuniin [1]
- Rakeet sulavat yhdeksi massaksi [1]
- Sulaan massaan lasketaan ohut piitanko [1]
- Piitankoa aletaan pyörittää ja nostaa vakionopeudella [1]
- Noston ja pyörityksen ansiosta syntyy paksumpi piikidetanko, jossa kiteiden suunta on samaan suuntaan [1]
- Päissä olevat kartiot leikataan irti ja hyödynnetään seuraavissa tangoissa sulattamalla ne uudestaan [1]
- Tanko tarkistetaan ja siihen leikataan lovi, että tiedetään mihin suuntaan piikiteet osoittavat [1]
- Tangosta leikataan timanttisahalla ohuita kiekkoja [1]
- Kiekolle tehdään monia prosessiaskeleita, jotta kiekko olisi mahdollisimman puhdas, tasainen ja tasalaatuinen, mm. reunat siistitään, sahausvahinkoja poisetaan prässäämällä kiekkoja molemmilta puolilta, tehdään sisäisen jännityksen poistoetsaus, jos levyihin tehdään paljon douppausta ja ne menevät korkeiden lämpötilaprosessien läpi, niin levyn takapuoli käsitellään tiiviiksi, että douppausaineet eivät pääse haihtumaan, kiekon toinen puoli hiotaan tasaiseksi ja viimeisetkin sahauksesta ja prässistä jääneet vauriot poistuvat pinnalta, tämän jälkeen tehdään kemiallisia pesuja ja megaäänipuhdistus, joilla poistetaan metalli-ioneja, orgaanisia aineita, piioksidikerrosta ja pölypartikkeleita kiekoista. [1]
- Kiekot tarkastetaan visuaalisesti, geometrisesti ja sähköisesti käyttämällä ei kontaktissa olevia testausvälineitä [1]
- Kiekot puhdistetaan kerran vielä käyttämällä harjaa ja puhdistuskemikaaleja luokan 10 puhdashuoneessa [1]
- Kiekon lopputarkastus [1]
- Joihinkin levyihin voidaan tehdä atomikerroskasvatus (epitaxy), kun halutaan tehdä kiekon päälle erilailla johtava kerros jo valmiiksi. [1]
- Kiekkoon aletaan kuvioida piirejä
- Piikerroksen päälle lisätään eristeaine [2]
- eristeaineen päälle lisätään positiivinen/negatiivinen fotoresisti (UV-valolla aktivoitava suoja-aine) [2]
- fotoresistiin valotetaan haluttu 1. vaiheen kuvio maskilla [2]
- Jos käyttämämme valoresisti oli negatiivinen, niin valolta suojattu kuvio poistetaan kemikaalilla ja ajasta riippuen se myös poistaa eristeainetta suojaamattomasta kohdasta [2]
- Vanha kovettunut fotoresisti poistetaan kuumilla kaasuilla [2]
- Kiekkoon lisätään johtava piiainekerros [2]
- Kiekkoon lisätään fotoresisti [2]
- Fotoresistiin valotetaan UV-valolla haluttu kuvio [2]
- Poistetaan taas kemikaalilla valolta suojattu alue, joka myös poistaa johtavaa piiainekerrosta suojaamattomasta kohdasta [2]
- Kuumalla kaasulla poistetaan fotoresisti [2]
- Douppaamalla johtavaa piikerrosta teemme siitä nyt N-tyypin piijohteen eli negatiivista jännitettä läpipäästävän johteen. Jos poistimme eristeaineen myös aina itse piikiekkoon asti, niin tämä alue myös douppaantuu N-tyypin johteeksi (esim. Cmos N-well) [2]
- Lisätään eristeainekerros [2]
- Lisätään fotoresisti [2]
- Fotoresistiin valotetaan nyt N-tyypin johteiden kanava kuvio [2]
- Valolta suojattu alue poistetaan kemikaalilla ja sen alla oleva suojaamaton eristekerros poistetaan [2]
- Lisätään metallikerros (alumiini/kupari) [2]
- Lisätään fotoresisti [2]
- Valotetaan haluttu johdinkuvio [2]
- Poistetaan valolta suojattu alue ja syövytetään suojaamaton metallialue pois [2]
- Toistetaan jonkin verran aiempia askeleita, että saadaan myös P-tyypin puolijohteet myös...
- Ja nyt valmistui piikiekollinen piirejä [kuva 1]
- Leikataan piirit irti toisistaan [kuva 1]
- Testataan yksittäiset piirit [kuva 1]
- Ehjät piirit menevät pakkausprosessiin [kuva 1]
- Pakkausprosessissa kiinnitetään itse piiri kotelointiin ja sen jalkoihin joko mini tinanystyröillä tai lankaliitoksena, ja itse koteloinnin jalat ovat taas LGA, PGA tai BGA.
- Lankaliitoksena liitetään hiuksia ohuempia kulta/kupari lankoja piirin reunoilta pakkausmateriaalin jalkoihin pistehitsauksella tai tinajuotoksella
- mini BGA taas juotetaan piirilevyyn
- Piiri suojataan epoksoimalla se kokonaan sen peittoon tai vai sen reunat riippuen sen jäähdytysratkaisusta.
- Kotelointi viimeistellään sulkemalla paljaspiiri lämmönlevittäjän tai epoksikerros kasvatetaan koteloinnin reunojen tasalle.
- Pakatut piirit testataan [kuva 1]
- Onnistuneesti pakatut ja testatut piirit toimitetaan asiakkaille [kuva 1]
Note: Hienostuneempi tekniikka nykyään kemikaalikylpyjen sijaan on laserilla poistaa kerrosta tai lisätä kerrosta ionipommittamalla jne
Lähteet:
[1]
http://slideplayer.com/slide/1393809/
[2]
https://search.credoreference.com/content/topic/silicon_chip
Sitten se, että on yhtä halpaa tai kallista valmistaa 16 ytiminen kuin 8 ytiminen prosessori... Totta, jos puhutaan kiekosta, mutta ei määrästä montako prosessoria kiekolla on.
Kiekosta saatavien 8-ytimisten ja 16-ytimisten suhde on luultavasti aika lähellä 2:1, ehkä 1.9:1, sillä IO:n vaatimaa tilaa harvemmin tarvitsee kaksinkertaistaa eli pitää monistaa coret, niiden välimuisteja isontaa, mutta oletetaan myös että integroitu grafiikkayksikkö pysyy samana, niin sitäkään ei tarvitse isontaa.
Elikkäs näillä perusteilla 16 ydin on lähes melkein vähintään kaksikertaa kalliimpi kuin 8 ytiminen valmistuskustannuksiltaan, jos rikkinäisten prosessorien suhteet ovat samat.
Toisaalta yritän tässä ymmärtää sitten tämän, että mistä kenties tämä harhakäsitys, että ne ovat yhtä kalliita valmistaa, niin johtuu varmaan AMD:n tavasta valmistaa prosessoritaan. AMD katso oletti, että ihmiset ostavat enimmäkseen neliydinprossuja kaksiydinprossujen sijaan, niin rikkinäisistä neliytimisistä voitiin tehdä kaksiytimisiä tai kolmiytimisiä ja myydä niitä halvemmalla. Mutta näiden valmistuskustannukset olivat täsmälleen samat, mutta kate olisi parempi neliytimisessä.
Mutu: Miksi AMD sitten teki näin? Veikkaisin syyksi, että AMD:n tehtaassa ei riittänyt kapasiteetti toisen linjan pyörittämiseen yhtäaikaa phenomien kanssa tai ei voi valmistaa tai ei olisi kustannustehokasta tehdä marginaali markkinoille enää kaksiytimisiä, niin yrittivät optimoida tuotantoa, että osittain viallisia piirejä myydään sitten kaksi ytimisinä.
------------------------------------------------------
Ja nyt sitten HBM luokan muisteihin, miksi niiden käyttö on kalliimpaa...
Heitän nyt alkuoletuksena, että yksittäisen HBM kerroksen valmistus on yhtä kallista kuin GDDR5:n valmistus,
Eli jos kortilla on kahdeksan GDDR5 piiriä ja kaksi HBM2 piiriä (kahdeksan kerrosta yhteensä), niin niiden hinta pitäisi olla sama? Valitettavasti asia ei ole näin, sillä yksikin epäonnistunut kerros HBM2:ssa tekee siitä käyttökelvottoman ja se koko rakennelma joudutaan vaihtamaan, kun taas GDDR5:n kanssa jos yksi piiri ei jostain syystä toimi, niin se voidaan vaihtaa pienemmillä kustannuksilla.
Ideaalimaailmassa saannot olisivat 100%, mutta emme elä ideaalimaailmassa, joten vaikka tässä tulee sitten kysymys missä sigma luokassa HBM piirien valmistus pyörii? Tästä ei ole dataa ainakaan netistä tällä hetkellä saatavana, enkä löytänyt dataa myöskään GDDR5:sta...
Mutta kuitenkin laitteiden minimimyynti hintaan liittyy yksi totuus: First time yield eli ensisaanto ja siihen vaikuttaa oleellisesti käytettyjen komponenttien Fault Level eli Defective Parts Per Million eli mitä pienempi dppm, niin sitä paremmat FTY:t tuotteelta voi odottaa, joka ei liity tähän komponenttiin. Toisaalta taas FTY:n kasvattaminen vaatii sen, että ketjussa kaikki komponentit ovat hyvin matalalla dppm arvolla varustettuja, sekä tehtaan laitteiden ja juotosprofiilien aiheuttamat dppm ovat hyvin matalat.
Ideaali maailmassa tosin kun taas ei eletä, niin jokin aina muodostuu heikoimmaksi lenkiksi ja viallisten tuotteiden hinta pitää myös saada katettu ehjillä pois ja viivan alle tulosta per myyty tuote ja kysyntää pitää olla tarpeeksi, että viivan alle jäävällä summalla voi myös omistajat saada järkeviä tuloja ja varsinkin jos tuote on lyhyt ikäinen markkinoilla, niin tuotteesta pitää saada tarpeeksi kassaan rahaa jatkotuotekehittelyyn puskuriksi.
Jossain vaiheessa FTY:n nostaminen tulee kalliimmaksi kuin sen hetkisten viallisten poistaminen, koska matalan dppm komponentit maksavat enemmän.
Lähde:
https://books.google.fi/books?id=wB2p1haoK_8C
En suinkaan resoluution vuoksi vaan saadakseni antialisoinnit yms hauskuudet tappiin.
