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[导读]芯片制造的整个过程包括芯片设计、芯片制造、封装制造、测试等。芯片制造过程特别复杂。首先是芯片设计,根据设计要求,生成“图案”

芯片制造的整个过程包括芯片设计、芯片制造、封装制造、测试等。芯片制造过程特别复杂。首先是芯片设计,根据设计要求,生成“图案”

1、晶片材料

晶片材料的成分是硅,硅又是由石英沙精制而成。将硅提纯后制成硅棒,成为制造集成电路的石英半导体材料。将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。

2、晶圆涂层/膜

晶圆涂层可以抵抗氧化和温度,其材料也是光阻的一种。

3、晶圆光刻显影、蚀刻

首先,在晶圆(或基板)表面涂覆一层光刻胶并干燥。干燥的晶片被转移到光刻机上。通过掩模,光将掩模上的图案投射到晶圆表面的光刻胶上,实现曝光和化学发光反应。曝光后的晶圆进行二次烘烤,即所谓曝光后烘烤,烘烤后的光化学反应更为充分。

最后,显影剂被喷在晶圆表面的光刻胶上以形成曝光图案。显影后,掩模上的图案保留在光刻胶上。糊化、烘烤和显影都是在均质显影剂中完成的,曝光是在平版印刷机中完成的。均化显影机和光刻机一般都是在线操作,晶片通过机械手在各单元和机器之间传送。

整个曝光显影系统是封闭的,晶片不直接暴露在周围环境中,以减少环境中有害成分对光刻胶和光化学反应的影响。这样就得到我们所需要的二氧化硅层。

4、添加杂质

相应的p和n半导体是通过向晶圆中注入离子而形成的。

具体工艺是从硅片上的裸露区域开始,将其放入化学离子混合液中。这一工艺将改变掺杂区的到方式,使每个晶体管都能打开、关闭或携带数据。这时候将这一流程不断的重复,不同层可通过开启窗口联接起来。这一点类似所层PCB板的制作制作原理。 更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,。这时候通过重复光刻以及上面流程来实现,形成一个立体的结构。

5、晶圆测试

经过上面的几道工艺之后,晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。一般来说,每个芯片都有大量的晶粒,组织一次针测试模式是非常复杂的过程,这就要求尽可能批量生产相同规格型号的芯片。数量越大,相对成本就越低,这也是主流芯片器件造价低的一个因素。

6、封装

将制造完成晶圆固定,绑定引脚,按照需求去制作成各种不同的封装形式,这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。例如:DIP、QFP、PLCC、QFN等,这主要取决于用户的应用习惯、应用环境、市场形态等外围因素。

7、测试和包装

经过上述工艺流程以后,芯片生产就已经全部完成了。这一步是测试芯片,去除有缺陷的产品,并包装。

不过,芯片的制作过程非常复杂,文字表述难免会有不清楚的地方,小编在这里建议大家最好去工厂实地看看芯片到底是如何去制作的。

ST公司的M24LR04E-R是集成了双路接口的电擦除可编存储器(EEPROM),包括I2C模式的512×8bits和RF模式的128×32bits RF,同时具有能量采集的模拟输出,以及用户可编程的数字输出和密码保护。器件主要用作NFC/RFID标签。

一.开篇介绍

说到RFID射频识别,可能大多数人不知道是什么东西,但如果说NFC(Near Field Communication),大家就会想到最近挺火的各种Pay,比如Apple Pay、Samsung Pay、华为 Pay。其实NFC功能不仅仅用于手机支付,NFC在门禁、公交等领域内发挥着巨大的作用。

今天要评测的是ST公司的M24LR-DISCOVERY开发板,虽然2014年已经出厂了,但是作为RFID技术的普及,我想是足够了。

二.M24LR-DISCOVERY开箱

M24LR-DISCOVERY是一块即用型开发工具,搭载了一颗型号为M24LR04E-R的双接口EEPROM IC芯片,在工业、医疗、消费电子中有广泛的应用。M24LR-DISCOVERY包含了两个不同的开发板:一块是M24LR红色开发板,另一块是带RF收发功能的绿色开发板。

背面是一份快速上手指南,介绍了连接RF接收板的电脑软件和连接M24LR开发板的安卓手机软件。

M24LR-DISCOVERY细节图。

三.M24LR-DISCOVERY介绍

ST公司的NFC/RFID方案有如下图的有三种,M24LR-DISCOVERY开发工具包含以下红色框图的两种,分别是M23LR开发板和RF收发开发板。

产品特点

M24LR开发板

− M24LR04E-RMN6T/2 双接口EEPROM,带有I2C接口和13.56MHz ISO/IEC 15693的RF接口,容量为4Kbits,具有密码保护功能

− 主控制器是8位的STM8L152C6T6,带有8Kbytes的Flash容量

− 型号为STTS751-0WB3F的低电压温度传感器

− 板载的20*40 mm PCB感应天线

− 2个功能按键:用户键和重置键

− 提供下载和调试的SWIM接口

− I2C接口

− 24段的LCD屏幕

下图是M24LR04E芯片的内部结构图,可以看到分别有I2C总线接口和RF接口,芯片内部还带有电源管理功能,可以转天线圈获得的能量转化为电能,给STM8和系统电路供电。芯片内部还带有4Kbit的EEPROM,可以存放64bit的UID号。

M24LR04E是SO8N封装的8 pin芯片,只需要搭配简单的电路,便可以移植到手机或者其它移动终端上面,从而实现NFC功能。

M24LR和STTS751温度传感器共同挂载在I2C1总线上,再连接到主控制器STM8,通过不同的设备地址来取得不同的功能数据。当M24LR开发板接近RF读卡器或者带有NFC功能的手机时,M24LR04E-RMN6T/2芯片就能输出RF_POWER给STM8供电。

RF收发开发板

− CR95HF-VMD5T 13.56 MHz多通信协议非接触收发IC,还有SPI和UART接口

− 主控制器为32位的STM32F103CB,带有128Kbytes的Flash容量

− 板载的47*34mm PCB感应天线

− 提供与电脑软件通信的USB接口

− 20Pin的STlink调试和下载接口

可实现RF的读写功能,支持ISO/IEC 14443A Type A和Type B、ISO/IEC 15693、ISO/IEC 18092四种规范,芯片上还提供了SPI和UART通信接口。

下图为CR95HF的芯片内部框架图,可分为六部分:直接通过SPI或UART与用户通讯的寄存器、电源与时间管理、帧控制、数据标签检测、AFE检测与读写、天线接口。

六.总结

在互联网的带动下,物流行业在这几年时间内蒸蒸日上,条码与二维码的使用也变的越来越广泛,随着这支付宝和微信上使用条形码与二维码进行付款,更把这两者推上了一个新的高度。但是相比之下,RFID有着更大的优势:

1.RFID读卡器可以同时读取多个标签,而二维码一次只能读一个,对于快递等物流行业,一次性读取多个货物信息更加快捷;

2.使用超高频技术,能够远距离读取,不用再担心太远拍不清二维码图像;

3.RFID标签的信息可以更改,而二维码打印后就信息就无法更改了,因此RFID标签可以重复使用,节省成本;

4.RFID能比二维码存储更多的商品、物流信息。

相信在2016年,RFID会在一定领域上赶超条码与二维码,成为更普遍的技术。

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