logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

[Rozwiązano] Rodzina ATmega, ATtiny. różnice budowy schematu w krzemie.

przemek_bundy 19 Sty 2022 11:38 783 8
REKLAMA
  • #1 19829384
    przemek_bundy
    Poziom 12  
    Witam.

    Czy ktoś zastanawiał się czy zróżnicowane warianty układów ATtiny, ATmega.
    To być może jeden podstawowy układ z różnymi maskami. na płycie krzemowej. czy może być tak, że w czasie produkcji. wadliwe układy. narzucone maja inne maski. w zależności jak bardzo układ jest zepsuty. już w fazie produkcji. i zamiast go odrzucać. dostaje inną maskę. np: mniej ramu, eeprom, flash. troche zgaduje bo nie wiem. Z drugiej strony struktury małych układów np: attiny13,85. Mogły by mieć rownie dobrze 32 kilo flashu. z punktu widzenia zewnętrznych wymiarów, nie ma to praktycznie znaczenia. jedynie być może wychodzi więcej faz produkcji.
    Jakie macie swoje pomysły. lub może ktoś wie jak faktycznie to jest zrobione.
    Pozdrawiam.
  • REKLAMA
  • REKLAMA
  • #3 19927528
    excray
    Poziom 41  
    Taki pojedynczy chip na etapie produkcji jeszcze na zbiorczym waflu kosztuje pewnie kilka groszy. Wątpię aby komukolwiek chciało się ryzykować renomą i sprzedawać takie uszkodzone egzemplarze jako okrojone wersje.
  • #4 19927863
    Marek_Skalski
    VIP Zasłużony dla elektroda
    przemek_bundy napisał:
    czy może być tak, że w czasie produkcji. wadliwe układy. narzucone maja inne maski.
    Nie, ponieważ proces produkcji jest dużo bardziej złożony. Proste mikrokontrolery typu Tiny mają uproszczony rdzeń procesora i mniej peryferiów, a te bardziej złożone mają większy rdzeń, więcej pamięci, więcej peryferiów. Ale z punktu widzenia produkcji nadal trzeba wykonać wielopoziomową strukturę na podłożu krzemowym. Tu jest przykładowy film z użyciem technologii sprzed 20 lat, czyli właśnie gdzieś na poziomie AtTiny/AtMega:

    [youtube]https://www.youtube.com/watch?v=bor0qLifjz4
    [/youtube]

    Z jakiegoś powodu panuje błędne przekonanie, że układ ma tajemniczą maskę i tam jest wszystko zakodowane. W rzeczywistości każda warstwa, to jedna maska (reticle); częściowo przezroczysta struktura, które przepuszcza światło w miejscach, gdzie ma być naświetlony materiał światłoczuły (photoresist). Im bardziej złożony układ, tym więcej warstw, tym więcej masek potrzebuje. Zwykle maska odwzorowuje strukturę warstwy w skali 4:1. Reticle są drogie. Koszt na poziomie kilkudziesięciu/kilkuset tysięcy dolarów za sztukę jest zupełnie normalny w technologiach DUV. W EUV maski są zupełnie inne ze względu na naturę "światła", a koszty idą w miliony.
    przemek_bundy napisał:
    Z drugiej strony struktury małych układów np: attiny13,85. Mogły by mieć rownie dobrze 32 kilo flashu. z punktu widzenia zewnętrznych wymiarów, nie ma to praktycznie znaczenia.

    Rozmiar wafla jest ściśle określony dla danej technologii wytwarzania. Największa struktura jaką można naświetlić w jednej operacji to 26 mm x 33 mm, co daje możliwość naświetlenie 96 pól na waflu o średnicy 300 mm. Ale AtTiny i AtMega wykonuje się na waflach 200 mm, a wielkość struktury jest znacznie mniejsza od maksymalnej. W przypadku produktów opracowanych przez Atmela, jeżeli uda się zmniejszyć rozmiar układu o każde kilkaset mikrometrów, to potencjalnie można zmieścić więcej układów na waflu, czyli zarobić więcej pieniędzy. A to ma duże znaczenie.
    Rozmiar maski jest ściśle określony dla danej technologi wytwarzania, więc jeżeli uda się zmniejszyć układ na tyle, że jest 2x mniejszy od maksymalnego pola, to na jednej masce można upchnąć 2 warstwy. Nazywa się to stiching i jest bardzo ważnym sposobem redukcji kosztów. Z drugiej strony, bardzo zaawansowane warstwy nie mogą być wykonane w pojedynczej ekspozycji, więc jedną warstwę naświetla się 2 lub 4 razy i nazywa się to double patterning lub quad patterning. Ale to już czasy współczesne.
    Ten film w kilku fragmentach pokazuje jak wygląda produkcja współcześnie:

    [youtube]https://www.youtube.com/watch?v=6OeYwfDkiH8
    [/youtube]

    Ten dwa filmy są interesujące, jeżeli ktoś chce lepiej zrozumieć całość:







  • #5 19928396
    miszcz310
    Poziom 24  
    przemek_bundy napisał:
    Witam.

    Czy ktoś zastanawiał się czy zróżnicowane warianty układów ATtiny, ATmega.
    To być może jeden podstawowy układ z różnymi maskami. na płycie krzemowej. czy może być tak, że w czasie produkcji. wadliwe układy. narzucone maja inne maski.

    Jeżeli przez "maskę" rozumiesz maskę fotolitograficzną to jest to niemożliwe. Jeżeli przez maskę rozumiesz jakąś wartość identyfikacyjną w wewnętrzenej pamięci. To być może jest to możliwe (chyba to chińczycy uskutecznieją dla części tych blue pilli). Jednak jak masz opracowany proces fabrykacji takiego czipu to jest takie coś zupełnie nieopłacalne, bo takich odrzutów w zasadzie nie ma.
    Cena fabrykacji zależy tylko od powierzchnii czipu na krzemie. Im jest mniejszy tym więcej ich upchniesz, ergo będzie taniej.
    Dodatkowo atmega i attiny nie wiem w jakim procesie są robione (pewnie jakimś kilku-kilkunasto µm), a to powoduje, że przy dzisiejszych materiałach i technikach to nie jest to żadne wyzwanie produkcyjne.

    Marek_Skalski napisał:
    Z jakiegoś powodu panuje błędne przekonanie, że układ ma tajemniczą maskę i tam jest wszystko zakodowane. W rzeczywistości każda warstwa, to jedna maska (reticle); częściowo przezroczysta struktura, które przepuszcza światło w miejscach, gdzie ma być naświetlony materiał światłoczuły (photoresist). Im bardziej złożony układ, tym więcej warstw, tym więcej masek potrzebuje. Zwykle maska odwzorowuje strukturę warstwy w skali 4:1. Reticle są drogie. Koszt na poziomie kilkudziesięciu/kilkuset tysięcy dolarów za sztukę jest zupełnie normalny w technologiach DUV. W EUV maski są zupełnie inne ze względu na naturę "światła", a koszty idą w miliony.
    przemek_bundy napisał:
    Z drugiej strony struktury małych układów np: attiny13,85. Mogły by mieć rownie dobrze 32 kilo flashu. z punktu widzenia zewnętrznych wymiarów, nie ma to praktycznie znaczenia.

    Rozmiar wafla jest ściśle określony dla danej technologii wytwarzania. Największa struktura jaką można naświetlić w jednej operacji to 26 mm x 33 mm, co daje możliwość naświetlenie 96 pól na waflu o średnicy 300 mm. Ale AtTiny i AtMega wykonuje się na waflach 200 mm, a wielkość struktury jest znacznie mniejsza od maksymalnej. W przypadku produktów opracowanych przez Atmela, jeżeli uda się zmniejszyć rozmiar układu o każde kilkaset mikrometrów, to potencjalnie można zmieścić więcej układów na waflu, czyli zarobić więcej pieniędzy. A to ma duże znaczenie.
    Rozmiar maski jest ściśle określony dla danej technologi wytwarzania, więc jeżeli uda się zmniejszyć układ na tyle, że jest 2x mniejszy od maksymalnego pola, to na jednej masce można upchnąć 2 warstwy. Nazywa się to stiching i jest bardzo ważnym sposobem redukcji kosztów. Z drugiej strony, bardzo zaawansowane warstwy nie mogą być wykonane w pojedynczej ekspozycji, więc jedną warstwę naświetla się 2 lub 4 razy i nazywa się to double patterning lub quad patterning. Ale to już czasy współczesne.
    Ten film w kilku fragmentach pokazuje jak wygląda produkcja współcześnie:


    Tutaj bardzo dużo się stało i wiele rzeczy tutaj jest założeniami. Po kolei. Każdy proces używa jakiegoś podłoża (rozmiar, który podaje się w calach) teraz chyba najmniejsze produkcyjne podłoża krzemowe to 4 calówki (w nauce popularne do dzisiaj są 2 calówki np.).
    Teraz to technik fotolitograficznych. Tego jest od groma i ciut ciut. Najstarszą metodą jest fotolitografia metodą kontaktową, gdzie maska to kawałek szkła (wysokiej jakości np. kwarc) pokryta wzorkiem wykonanym w metalu, najczęściej w chromie (dore przyleganie do szkła i odporność chemiczna i na ścieranie). Po "prostu" kładziemy maskę na krzem z emulsją światłoczułą (może być pozytywowa lub negatywowa) i "naświetlamy" światłem uv (najczęściej specjalna lampa rtęciowa). Następnie wywołujemy tak naświetlony rezyst dla negatywowego rezyst zostanie tam gdzie został naświetlony, dla pozytywowego zostanie wypłukany tam gdzie padało światło. Potem na takiej próbce robi się jakiś krok procesingowy (osadzane->lift-off, trawienie, nałożenie czegoś co ma domieszokwać, itd...). Potem trzeba to wszystko umyć przed następnym krokiem. Taką fotolitografią wykonuje się wiele przyrządów elektroniczych i opto-elektronicznych, pomimo, że jest to proces, który zapewnić może pewnie pojedyncze µm rozdzielczości. Aczkolwiek są bardzo skomplikowane maski interferencyjne i fazowe, które przy odpowiednim oświetleniu potrafią zejść do pewnie dziesiątek nm.

    To o czym kolega Marek napisał, to chyba chodziło o tak zwany stepper. Jest to rodzaj fotolitografii projekcyjnej. Zaletami jest brak kontaktu fizycznego z rezystem i właśnie możliwość formowanie wiązki poprzejściu przez maskę. Dzięki temu można zapewnić np. bardzo strome brzegi rezystu po wywołaniu. Wadą jest "mała" powierzchnia robocza ograniczona właśnie do tym kilkunastu mm2. Stąd właśnie nazwa stepper, bo cały wafer jest naświetlany w krokach. Steppery są rzędy wielkości droższe niż dobrej klasy "mask-alignery" do procesu powyżej. Jednak zapewniają lepszej jakości i mniejsze struktury. Do steperów chyba maski też są raczej z metalu na szkle ale nie jestem pewien czy nie stosuje się tutaj już jakiś bardziej egzotycznych materiałów.

    Maski litograficzne zazwyczaj wykonuje się przy pomocy elektrono-litografii. Czyli wiązka elektronów "naświetla" rezyst (bardzo często czyste PMMA, czyli akryl) i rozcina wiązania polimeru, przez co tak uszkodzony szybciej się rozpuszcza w wywoływaczu. Koszt takich masek zależy tylko od ich wielkości i najmniejszego detalu (to determinuje jak małą musi być wiązka elektronów). Maski z detalami około 1-2µm w niemieckich firmach do fotolitografii kontaktowej kosztują około 300-500$. Starczają, przy odpowiednim obchodzeniu się z nimi pewnie na setki/tysiące naświetlań.

    DUV (Deep UltraViolet) EUV (Extream Ultra Violet), to w ogóle trudno mówić o świetle bo w tych systemach jest to bardo często fala elektromagnetyczna o długości 15nm. Wytwarzana za pomocą jakiejś wysokoenergetycznej plazmy. Cały system jest w bardzo wysokiej próżni (bo inaczej wyszstko byłoby zaabsorbowane przez gaz), optyka jest zwierciadlana, bo znowu nie ma materiału, żeby zrobić soczewkę. Ostatecznie do próbki dociera chyba poniżej 1% intensywności tej fali wygenerowanej przez źródło. Najtańszy system kilka lat temu zaczynał się chyba od 100 000 000$. Nie będę wspominał o warunkach w jakich takie coś musi stać, oraz jak wygląda obsługa tego monstrum oraz chemia do processingu... Jednak można śmiało założyć, że MicroChip nie produkuje tą metodą swoich czipów.
  • REKLAMA
  • #6 19928411
    yogi009
    Poziom 43  
    przemek_bundy napisał:
    Czy ktoś zastanawiał się czy zróżnicowane warianty układów ATtiny, ATmega.


    Przeczytaj to swoje pierwsze zdanie.
  • #7 19929974
    Marek_Skalski
    VIP Zasłużony dla elektroda
    @miszcz310 Dużo błędów i dużo informacji z muzeum podałeś. Ja jestem na bieżąco z tematem, ponieważ pracuję przy tym, więc trochę śmiesznie wyglądają Twoje opisy mijające się z prawdą.
    miszcz310 napisał:
    Dodatkowo atmega i attiny nie wiem w jakim procesie są robione (pewnie jakimś kilku-kilkunasto µm)
    Jak nie wiesz, to po co zmyślasz? Pierwsze AtMega i AtTiny były produkowane w technologiach 800 nm, następnie 350 nm. Obecnie są produkowane w rozmiarze technologicznym rzędu 120-130 nm oraz 90 nm (AVRxxDA/B/D). Te kilkanaście (16) µm, to technologia z lat 1960-tych. Nawet układy produkowane przez CEMI były lepsze. Wymiar technologiczny 1 µm był używany w latach 1980-tych. W tej technologii Intel produkował procesory 386 i niektóre 486. :D
    miszcz310 napisał:
    Teraz to technik fotolitograficznych. Tego jest od groma i ciut ciut.
    W literaturze może tak, w praktyce już nie. Produkcja masowa układów scalonych jest aktualnie realizowana na waflach 200 mm (8 cali) i 300 mm (12 cali). Wafle 100 mm i 150 mm to już zabytek i czasami są stosowane w produkcji układów mocy, ale zapewniam, że nie są używane w produkcji mikrokontrolerów, ponieważ naświetlarki pracujące z takimi waflami wymarły już 15 lat temu. Białoruś i kilka podobnych krajów używa jeszcze PAS 5500 lub podobnych, ale to jest muzeum, a nie produkcja seryjna.
    Nikt dzisiaj nie używa w seryjnej produkcji mask alignerów, ani skanerów, ponieważ to jest poniżej jakichkolwiek standardów. Od wielu lat normą są skanery, które naświetlają kilkadziesiąt/kilkaset wafli na godzinę.
    miszcz310 napisał:
    Do steperów chyba maski też są raczej z metalu na szkle ale nie jestem pewien czy nie stosuje się tutaj już jakiś bardziej egzotycznych materiałów.
    Jak nie wiesz, to nie zmyślaj. Po co to?
    miszcz310 napisał:
    DUV (Deep UltraViolet) EUV (Extream Ultra Violet), to w ogóle trudno mówić o świetle bo w tych systemach jest to bardo często fala elektromagnetyczna o długości 15nm.
    I znowu bzdury piszesz.
    DUV to najczęściej fala o długości 193 nm, czyli UV, ale wcale nie tak daleko od światła widzianego (780-380 nm). Źródłem jest laser ArF, który potrzebuje też neonu. W starszych naświetlarkach używa się laserów KrF, a fala ma długość 248 nm, więc jest jeszcze bliżej pasm widzialnego. Układy optyczne są standardowe, czyli transmisyjne, a nie refleksyjne. Naświetlarki DUV są maszynami atmosferycznymi, nie ma tam próżni, a wręcz jest niewielkie nadciśnienie, aby zapewnić prawidłowy przepływ powietrza zapobiegający osadzaniu ewentualnych zanieczyszczeń na powierzchni wafla.
    EUV to światło generowane przez atomy cyny (Sn) w stanie plazmy. Długość fali wynosi 13,5 nm, a nie 15 nm i wynika to z poziomów energetycznych atomów. To światło jest pochłaniane przez powietrze i maszyny EUV pracują w próżni, ale wcale nie jest to bardzo wysoka próżnia (UHV; 10e-6..10e-10 Pa), a jedynie kilka Pa ciśnienia.
    miszcz310 napisał:
    Ostatecznie do próbki dociera chyba poniżej 1% intensywności tej fali wygenerowanej przez źródło.
    Chyba. Jak nie wiesz, to nie zmyślaj. Po co to?
    miszcz310 napisał:
    Najtańszy system kilka lat temu zaczynał się chyba od 100 000 000$.
    Chyba. Jak nie wiesz, to nie zmyślaj. Po co to?
    miszcz310 napisał:
    Jednak można śmiało założyć, że MicroChip nie produkuje tą metodą swoich czipów.
    Nie trzeba zakładać - to jest pewne. Microchip nigdy nie miał i nie ma żadnej naświetlarki EUV. Microchip produkuje układy scalone korzystając ze skanerów serii XT oraz NXT, które należą do świata DUV. Wszystko co ma wymiar technologiczny >= 10 nm produkuje się w DUV, ponieważ EUV jest dla wymiarów technologicznych <10 nm, czyli 7 nm, 5 nm, 3 nm, itd. Używanie skanerów EUV do produkcji warstw o większym wymiarze jest nieopłacalne.
    miszcz310 napisał:
    Cena fabrykacji zależy tylko od powierzchnii czipu na krzemie.
    Kolejna bzdura. Koszt produkcji zależy między innymi od:
    - rodzaju i wielkości podłoża, tj. materiał, jakość, wielkość wafla, która determinuje użycie określonych maszyn,
    - wymiaru technologicznego, który determinuje użycie określonych maszyn i chemii,
    - ilości warstw, ponieważ określa to ilość masek i dodatkowych procesów,
    - rodzaju połączeń między warstwami (aluminium, miedź, wolfram, małe, duże, głębokie lub tylko między sąsiednimi warstwami)
    - wielkości serii i oczekiwanej wydajności, np. ile układów na dzień, ile niesprawnych układów może być na waflu,
    - lokalizacji fabryki (USA, Tajwan, Chiny, Filipiny to zupełnie inne koszty funkcjonowania),
    - kosztu obudowy (WLCSP jest najtańszy, ale TQFP czy DIP to już w dużej mierze koszt obudowy).

    To jest forum techniczne, więc jaki jest sens tworzyć dziwne teorie, zmyślać, zgadywać i pisać takie posty jak #5?
    Dla zainteresowanych wymiarami technologicznymi oraz układami, które w danej technologii były i są produkowane polecam tę stronę: wikichip
  • REKLAMA
  • #8 19930019
    miszcz310
    Poziom 24  
    Marek_Skalski napisał:
    Dużo błędów i dużo informacji z muzeum podałeś.

    Ok. Możesz tak uważać.
  • #9 19930357
    yogi009
    Poziom 43  
    miszcz310 napisał:
    Ok. Możesz tak uważać.


    To nie jest kwestia prywatnych poglądów Kolegi Marka, on naprawdę siedzi dość głęboko w temacie.
REKLAMA