Tầm quan trọng của phòng sạch đối với quy trình sản xuất chip vi xử lý, chip điều khiển

Chip vi xử lý là linh kiện không thể thiếu trong hầu hết thiết bị điện tử hiện đại ( từ tivi, điện thoại, máy tính… và các thiết bị điện dân dụng được “thông minh hóa” tích hợp AI, IoT như: tủ lạnh máy giặt, điều hòa, thiết bị mạng, xe máy, ô tô… Gần như mọi nơi trong cuộc sống, không đâu là chúng ta không bắt gặp 1 thiết bị có mang ”chip vi xử lý”. Chip vi xử lý cũng là nền tảng cốt lõi xây dựng nên những gã khổng lồ ở Silicon Valley như: IBM, Oracle, Intel…

Vậy làm thế nào để các doanh nghiệp có được những nhà máy sản xuất chip Vi xử lý đảm bảo chất lượng cũng như tiêu chuẩn. Cùng INTECH tìm hiểu qua nội dung bài viết dưới đây nhé:

1: Phân loại sản xuất chip bán dẫn

Hiện nay, chip xử lý trên thế giới được sản xuất trên 2 phân nhóm chính:

Sản xuất bộ vi xử lý: Bộ xử lý với thuần chức năng xử lý dữ liệu đầu vào để trả dữ liệu đầu ra. Điển hình nhất hiện nay có 3 nhà thiết kế lớn cho chip vi xử lý là Intel, AMD thiết kế chip để sản xuất CPU máy tính, ARM thiết kế chip cho sản xuất CPU tích hợp vào SoC, cho thiết bị di động.

Sản xuất chip điều khiển, vi điều khiển: Chủ yếu chip điều khiển với cấu trúc bao gồm vi xử lý, bộ nhớ đệm, chip điều khiển I/O để giao tiếp với thiết bị ngoại vi, các dòng chíp điển hình bao gồm ATmega, AVR, STmicro…

Một số nhóm chip khác: Sản xuất chip DSP: là một dạng chip với kiến trúc đặc biệt nhằm thực thi tác vụ với tốc độ nhanh, thậm chí theo thời gian thực. Sản xuất chip khả trình mảng PLD.

quy trinh san xuat chip
Phân loại sản xuất chip bán dẫn.

2. Quy trình sản xuất vi xử lý, chip điều khiển

2.1.Chế tạo tấm wafer silicon

che tao tam wafer silicon (2)
Chế tạo tấm wafer silicon

Giải thích:

Từ Cát thạch anh – nền tảng của toàn ngành công nghiệp bán dẫn, được tin chế với độ tinh khiết 1/109 tức là chỉ có 1 nguyên tử tạp chất lẫn trong 1 tỷ nguyên tử cấu trúc của tinh thể thạch anh. Sau đó, thạch anh được nung chảy và làm nguội với quy trình chuẩn để tạo thành tinh thể thạch anh với hình dạng khối trụ. Khối trụ đó được mài và cắt thành các đĩa thạch anh mỏng, gọi là tầm wafer silicon.

Xem thêm: Các tiêu chuẩn ứng dụng trong phòng sạch điện tử

2.2. Chế tạo chip bán dẫn

Nguyên lý cơ bản của bóng bán dẫn là có 3 cực Source, Gate và Drain với cấu trúc transistor NPN hoặc PNP. Phương pháp để tạo thành các cực N và P, đó là bắn các chùm ion tạp chất Bo hoặc Phosphor với năng lượng cao vào đế wafer để gây “nhiễm tạp chất” theo chủ đích, từ đó tạo ra các đặc tính dẫn điện khác nhau để tạo thành cấu trúc cực NPN hoặc PNP.

Để bắn chính xác được chùm ion tạp chất vào đúng vị trí mong muốn, chúng ta cần có lớp mask phủ lên tấm tấm wafer chỉ để lộ ra các vị trí được bắn, từ đó, chúng ta có nguyên lý cơ bản của quá trình chế tạo bán dẫn như sau:

Che tao chip ban dan
Chế tạo chip bán dẫn

Vì vậy, quy trình để tạo bóng bán dẫn transistor thực tế sẽ bao gồm các bước: 

quy trinh de tao bong ban dan Transistor.
Quy trình để tạo bóng bán dẫn Transistor.
Quy trình chế tạo thêm các lớp mạch điện ở trên chip

Như trên mới chỉ là bước đầu để tạo ra các transistor, để có 1 con chip hoàn chỉnh, chúng ta cần chế tạo thêm các lớp mạch điện ở trên chip nữa, Các bước tiến hành tương tự như trên:

Các bước này được lặp đi lặp lại khoảng 20 – 30 lần với bộ firm in khoảng 20 – 30 bản film quang khắc khác nhau. Từ đó tạo hình thành các bóng bán dẫn, mạch dẫn điện theo thiết kế ban đầu, khi chồng chập nhiều lớp mạch theo thiết kế định sẵn, ta có con chip hoàn chỉnh.

Các bước cuối cùng, đó là tách chip ra khói đế wafer silicon và hoàn thiện để được con chip hoàn chỉnh:

quy trinh tach chip ra khoi de wafer silicon va hoan thien
Quy trình tách chip ra khói đế wafer silicon và hoàn thiện

Và với đặc điểm chế tác với độ chính xác nanomet, nhà xưởng sản xuất sản xuất vi xử lý, chip điều khiển cần độ tinh sạch tuyệt đối từ đầu vào tinh chế cát thạch anh để tạo thành tấm wafer silicon đến bước cuối

3. Tầm quan trọng của phòng sạch đối với nhà máy sản xuất vi xử lý, vi điều khiển

Với đặc thù của sản xuất bán dẫn, phòng sạch sản xuất vi xử lý, vi điều khiển cần đảm bảo các điều kiện sau:

+ Sạch bụi, tiểu phân: cấp sạch được quy định trong ISO 14644, các khu vực sản xuất gia công trực tiếp với đế wafer như quang khắc, bắn ion,… cần cấp độ sạch cực cao.

+ Đảm bảo không tích tụ bụi, tiểu phân, và các tiểu phân sinh ra trong quá trình sản xuất phải ngay lập tức được làm sạch.

+ Chống tĩnh điện.

+ Ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ phù hợp cho công nhân làm việc, đặc biệt các khu vực như quang khắc phải có hệ thống đèn phù hợp do chất cản quang rất nhạy với ánh sáng trắng, ánh sáng UV.

+ Nước và khí nén cấp vào trong một số công đoạn phải tinh khiết.

+ Khí thải và nước thải cần hệ thống xử lý chất lượng do có thể có các chất cản quang, HF… trong đó có HF là 1 chất rất độc.

Xem thêm: Xây dựng nhà máy, phòng sạch sản xuất camera, máy ảnh, ống kính quang học, linh kiện camera

quy trinh san xuat chip1
Phòng sạch sản xuất vi xử lý, vi điều khiển

4. Những yêu cầu cần đảm bảo khi xây dựng nhà máy sản xuất vi xử lý, vi điều khiển

– Hệ thống cấp khí phòng sạch phải hoạt động chính xác, ổn định, hiệu quả, có khả năng theo dõi chất lượng khí liên tục để đề phòng khả năng rò lọt, thiếu hụt.

– Nhà xưởng được xây lắp kiên cố, chống được rung động từ hoạt động sản xuất để không ảnh hưởng đến các quá trình thao tác với đĩa wafer Silicon. Đồng thời chống cháy nổ tốt vì nhà máy hoạt động với hệ thống mạng lưới điện phức tạp và quy mô lớn và hệ thống thiết bị sản xuất cực kỳ đắt đỏ.

– Hệ thống linh kiện phụ kiện có chất lượng cao, bền bỉ, phương án lắp đặt phải tính  toán để dễ thay thế sửa chữa.

– Tiến độ nhanh chóng, đáp ứng được với tiến độ chung của cả dự án.

– Dịch vụ bảo hành sau bàn giao.

– Vậy ở Việt Nam, đâu là đơn vị thi công đáp ứng đủ năng thực thực thi công 1 nhà máy sản xuất vi xử lý, vi điều khiển.

Xem thêm: Xây dựng nhà máy, phòng sạch sản xuất, lắp ráp máy tính, laptop

5. Vì sao lựa chọn INTECH Group

Hiểu rõ tầm quan trọng của phòng sạch đối với các dây chuyền sản xuất trong nhà máy và nhà xưởng, những yêu cầu khắt khe về độ sạch cũng như các tiêu chuẩn được áp dụng. INTECH Group – đơn vị nhà thầu về phòng sạch với kinh nghiệm nhiều năm về triển khai hàng trăm dự án sẽ giúp các doanh nghiệp:

1: Triển khai những phòng sạch có cấp độ rất cao (đến class 100)

2: Đáp ứng tiến độ thi công nhanh chóng của các chủ đầu tư.

3: Áp dụng công nghệ thi công tiên tiến

4: Trực tiếp lắp ráp và sản xuất, cung cấp thiết bị phòng sạch, thiết bị xử lý không khí AHU và ống gió.

5: INTECH cung cấp dịch vụ tư vấn và triển khai cho CĐT đến từ các lĩnh vực: Điện tử, Dược phẩm, Thực phẩm, Vacxin, Mỹ phẩm, Bệnh viện, phòng Lab, ….

6: Là đơn vị tổng thầu EPC có thể hỗ trợ chủ đầu tư tư vấn, cung tổng thể từ thiết kế, xây dựng, cấp máy, hỗ trợ công nghệ, vận hành đi vào sản xuất

7: INTECH đã thi công cho hầu hết khách hàng, chủ đầu tư đến từ các nước Nhật, Hàn, Mỹ, Châu Âu, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam,….

8: Luôn đồng hành cùng các doanh nghiệp với dịch vụ sau bán hàng trọn gói.

9: Tối ưu chi phí, tối ưu ngân sách cho Doanh nghiệp

Dự án phòng sạch điện tử INTECH đã triển khai: 

1: Nhà máy DAWON

2: LG INNOTEK

3: Nhà máy TECH ON

4: FPT – DELL VENDOR

5: Nhà máy điện tử Sunghotech

Xem thêm: Các dự án khác 

Liên hệ ngay với INTECH để được hỗ trợ và tư vấn miễn phí về xây dựng nhà máy, phòng sạch sản xuất chip vi xử lý, chip điều khiển

Bạn đang cần xây dựng phòng sạch, nhà xưởng sản xuất đạt chuẩn GMP/ISO. Hãy chia sẻ nhu cầu và mong muốn của bạn dưới đây, INTECH luôn sẵn sàng hỗ trợ và đồng hành: