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小芯片 大梦想

2014-11-28  投稿人:东软新闻社  责任编辑:赖婉芸  文章来源:本站原创

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在电子工程系教学楼中厅项目展示区,有这样一个项目——VODMOSFET器件版图设计与工艺实现。在这块小小的芯片上,凝聚着我校2011级电子工程系学生胡一帆和陈乐同学对专业知识的理解、对梦想的追逐与坚持。

什么叫光刻工艺呢?光刻工艺是半导体产业工艺流程中最重要的一项工艺,利用强光将半导体材料部分刻蚀,可以实现光刻孔的形成,场区的划分等步骤。利用事先设计好的光刻掩膜板,将图形转移到半导体表面。

该项目尽可能实现器件功能的最优效果,根据公式W=IU,利用控制输入电压U,放大输出电流I,从而放大功率,做成耐压500伏特、稳定输出电流10安培。

胡一帆和陈乐同学解释道,在500V电压下,器件可以正常工作,但是他们的器件击穿电压优化到了550V,也就是说正常工作电压为500V,继续加大电压,还可以工作,但会有些失真,当电压超过550V,器件击穿损坏。在正常工作的前提下,器件的输出电流稳定在10A,因为器件结构有一定数量的器件单胞并联而成,每个单胞输出电流为mA级,最后的输出电流为各个单胞的输出电流总和,最后的总输出电流为10A。

在放大功率的同时,他们将芯片体积尽量缩小,通过将6次光刻所用到的图形转移到晶片上形成的版图光刻。与以前的光刻工艺相比,VDMOSFET版图光刻工艺最大的亮点是考量了多种因素,通过控制氧化层厚度缩短开关响应时间,加入边缘场电保护电路。芯片面积缩小到了3.723平方毫米,打个比方来说就是比一个螺丝钉还要小!这使得集成电路整体尺寸缩小,更方便应用于小型数字电子设备的生产,使构架嵌入式等系统的物理平台的尺寸大大减小,例如手机等电子设备,将为人们的日常生活带来极大的便利。

实现这样的成果,两位学生经历了很多挑战。项目分析过程中需要用到十到二十个重要参数,每个参数都要经过复杂的公式推导,而这些参数是环环相扣相互影响的,这就需要研发者必须有过硬的基础知识和很高的数学理解能力。

胡一帆同学说:“在研发过程中经常捉襟见肘,哪怕一个小数点的错误也要重新来过。苦闷是不可避免的,也曾想过放弃,但是为了梦想,我们凭着热情和坚持克服了困难,突破了自我,完成了这个项目。”他负责VDMOSFET版图光刻工艺项目的前期设计与分析。

他们的这个项目花费了一个月时间,设计到了结构的设计、器件特性的分析、版图的设计与制造等多方面知识。在很多的高校,VDMOS器件的特性研究是在研究生阶段才涉及到的。现在,这一项目获得的辽宁省博士流动基金会的支持与肯定。

“作为两个本科生,这个已经涉及到硕士学识范围的项目也让二人感到了自己的不足。” 陈乐说,“希望能对半导体领域有一个更深层次的理解,对器件特性有一个更为深入的分析。”他负责中期的版图设计,边缘场电保护电路等。两个人同时负责后期的生产过程和实践。

施敏,是半导体研究领域的泰斗,曾被多次提名诺贝尔奖,是胡一帆和陈乐心中的偶像和目标。为着这一个梦想,两人在征途上不断的前进,这也是他们的动力。“从施老的身上,我们学习到了要把知识融会贯通,多多创新,并有着十二万分的热情,才能真正的做出属于自己的项目。”陈乐说。

对于项目未来的发展方向,胡一帆希望更多的学弟学妹了解半导体并把热情投入的其中,希望未来会尝试更加新颖的器件,使其更优化,应用到更广泛的领域中。

创意来源于对生活的观察,从创意变成真实的作品却要跨越重重阻碍。在东软校园中,有一批热爱幻想并且执著于将创意变成现实的学子,在他们的作品中我们可以看到他们对于未来生活、对历史文化的理解与感悟,还可以看到在创新实践的路上他们的坚持与探索。