RAM 是如何製造的？

你曾好奇過 RAM 的組成是什麼？又是怎麼製造的？ 唯有像我們這樣製作記憶體時所採取的嚴謹製程，才能確保您擁有高品質產品。以下將帶您一探究竟：

不同類型的記憶體，其製程是一樣的。請參閱這裡瞭解不同記憶體類型的屬性。 若要深入瞭解不同類型的伺服器記憶體，請參閱這裡。

記憶體晶片是集結各種晶片上必備的電晶體、電阻、與電容器而成的積體電路。這些積體電路最初是來自開採原砂取得的矽原料。將矽原料製成記憶體晶片是一項嚴謹而縝密的製程，需要工程師、冶金師、化學技師、與物理學家的共同努力。記憶體在稱為晶圓廠的龐大廠區內製造，內含許多無塵室設施。半導體記憶體晶片在無塵室內製作，因為電路尺寸非常微小，即使是一粒灰塵都能造成損害。美光（Micron）的主要設施位在愛達荷州波夕市，廠區超過 180 萬平方呎，並設有 class 1 與 class 10 無塵室。在 class 1 無塵室中，每立方呎的空氣中不得含有 1 個灰塵粒子。做為比較，乾淨的現代醫院中每立方呎的空氣中約有 10,000 個灰塵粒子。無塵室內的空氣經過濾後持續循環。生產團隊成員穿戴特殊防護帽、防護衣和面具，確保空氣中沒有粒子。

要將矽原料作成積體電路的第一步是創造高純度單晶體的柱體（或是錠），其由矽原料製成，直徑為 330 公釐。完成之後，矽錠會被切成高度拋光的纖薄晶圓，其厚度小於 6 公釐。晶片的電路元件（電晶體、電阻、和電容器）以層疊方式配置到矽晶圓上。電路經模擬開發與測試，並在電腦系統上完成調校後才正式進行安裝。設計一旦完成後，電路中每一層皆有對應的玻璃光罩生成。光罩是有穿孔或透光的石英片，能以預定義的圖形結構讓光穿透，對製程的下個步驟至關重要：微影。

在無菌室環境中，晶圓需進行數次的曝光程序，由電路所需的光罩數量而定。光罩被用以：1. 定義積體電路上的電晶體、電容器、電阻或連接器各部分，以及 2. 定義裝置在裝配時每一層的電路圖形結構。在製程開始時，矽裸片晶圓上罩著一層玻璃薄層，以及氮化層。玻璃薄層是透過將矽晶圓暴露在攝氏 900 度的含氧環境下超過 1 小時而成，時間視薄層所需厚度而定。當晶圓中的矽原料暴露在氧中，即形成玻璃（二氧化矽）。在高溫環境下，此化學反應（稱為氧化作用）會以極快的速率進行。

接下來，晶圓將鋪滿一層厚厚的光敏液體，稱為光阻劑。透過謹慎地校準光罩在紫外光源與晶圓之間的位置，可選擇晶圓要進行曝光的範圍。在光罩的透明區域，光會穿過光罩並與光阻劑發生反應。暴露在紫外光之下時，光阻劑會發生化學變化，讓研發人員得以選擇要在晶圓的哪部分留下光阻劑，哪部分要除去。為電路需要的每個光罩重複一次曝光／光阻程序。

在蝕刻步驟中，透過將濕性酸或乾式電漿氣體置於晶圓之上，以移除未受硬化光阻劑保護的氮化層。此步驟將使晶圓上的氮化層圖形結構與光罩上的設計如出一轍。當硬化光阻劑被另一化學藥劑洗除後，即可將上百件的記憶體晶片蝕刻至晶圓上。

在第 1 部分的製造過程中，所有電路元件（電晶體、電阻、電容器）都在初始光罩階段中被建構出來。下一個步驟則要將這些元件透過一系列的疊層相互連接。

要將電路元件相互連接起來，首先須在晶圓上產生玻璃阻隔層（稱為硼磷矽玻璃，BPSG）沉積，並利用光罩定義每個電路元件的接觸點（或窗孔）。接觸窗孔蝕刻完成後，整個晶圓將在濺鍍腔室內覆上薄薄一層鋁材。當金屬罩應用到鋁質薄層上時，便能形成金屬製連接網路或線路，為電路建立必要路徑。

接下來，整個晶圓將覆上一層玻璃阻隔層及氮化矽，以防在組裝過程中受到汙染。此防護性鍍層稱為鈍化層。接著進行最後遮罩與鈍化蝕刻程序，將鈍化材料從稱為焊墊的端子上移除。焊墊是用來進行晶片與塑膠／陶瓷封裝上的金屬引腳之間的電子連接，積體電路到此大功告成。在晶圓送往封裝前，每個晶圓上的積體電路都要經過測試。將功能性與非功能性晶片辨識並標記建檔成電腦數據檔案。以鑽石切割器將晶圓切成個別晶片。移除非功能性晶片，剩下的準備進行封裝。這些個別晶片稱之為裸晶。在晶粒進行封膠前，他們需放入導線架中，以金線將晶片上的焊墊與導線架相連，在晶粒與導線架之間建立路徑。

在第 2 部分的製作流程中，積體電路已產生，且晶圓成品已被分切成裸晶。下個步驟則是將裸晶準備製成模組成品。

在封膠過程中，導線架被放在模板中加熱。熔化的塑料圍繞著裸晶進行壓製，形成個別的封裝。開啟模具，將導線架推出並進行清理。

在電鍍的步驟中，封膠的導線架"充電"並浸泡在錫鉛液中。錫鉛離子受帶電的導線架所吸引，產生均勻鍍層沉積，增加裸晶的導電性，並為裸晶提供乾淨的表面。

在裁切成型階段，導線架置入裁切機具中，將導線彎折成型，並將晶片自框架中切離。然後將個別晶片置入防靜電管盒中，並移動到測試區等待最終測試。

在燒機測試中，每個晶片皆需經過在加速壓力環境下的效能測試。燒機測試對模組可靠性而言至關重要。透過在加速壓力環境下測試模組，我們得以淘汰每批生產中於短期應用後即會失效敗的少數模組。我們使用內部工程師針對燒機測試研發，領先業界的 AMBYX 加熱箱來進行燒機測試。記憶體晶片通過燒機測試後，將進行檢測，包裝，並等待組裝。

記憶體晶片製作完成後，需要有方法連接到您電腦的主機板上。印刷電路板（PCB）可提供晶片連接到主機板的管道。晶片連接到印刷電路板（PCB）後，完成的產品即為記憶體模組。PCB 以陣列或板材構成，內含數個完全一樣的模板。組裝完成後，陣列被分成數個獨立模組，類似於巧克力磚分割成個別的小方塊。美光（Micron）透過依尺寸改變每個陣列 PCB 的總數量，將相同原料所能生產的模組數量最大化。

在第 3 部分的製造程序中，裸晶與 PCB 已準備好進行最後的模組裝配。最後步驟包含模組裝配程序。

當模組設計與 PCB 製作皆完成後，就是記憶體模組裝配的時候了！組裝包含精密的焊接程序，將記憶體晶片黏合到 PCB 上。首先從網版印刷開始。在此過程中，利用鋼板將網版錫膏印刷到 PCB 成品上。錫膏是具有黏著性的物質，能將晶片固定在 PCB 上。使用鋼板能確保錫膏只附著在元件（晶片）接著的位置。多虧有 PCB 版上用來標示晶片安裝位置的基標，找到接點並不困難。一旦錫膏附著後，自動化的「取料放置」裝配機即可掃描基標並決定在 PCB 上的晶片安裝位置。取料放置機已被設定成知道晶片安裝位置，因此當機器自送料機取得晶片並放置在 PCB 上時，它能準確知道晶片的位置。所有剩餘晶片及其他模組上的元件，都會經過晶片安裝程序。在所有記憶體製造步驟中，此步驟是最為快速的：僅需要幾秒的時間，晶片已安裝在 PCB 成品上了！

接下來，裝配的晶片與面板將通過加熱箱。高溫會將錫膏熔化成液態。冷卻之後，將固化成為記憶體晶片和 PCB 之間的永久性連結。熔化錫膏的表面張力可防止晶片在此過程中產生位移。在晶片接著後，陣列將被分成個別的模組。美光（Micron）團隊成員將檢視每個模組。許多模組會額外經過自動化 X 光設備進行檢測，確保所有接合點被妥善地焊接完成。所有美光（Micron）記憶體模組皆符合 IPC-A-610 全球認可的業界標準驗收準則。

接下來，美光（Micron）將對模組進行檢測與標籤作業。我們利用特製的設備來自動化檢測效能與功能性。此程序將消除作業員錯將不良品放入通過區的可能性。特定模組內建有可供您電腦讀取及辨認的"狗牌"。

在發送至電腦製造商和消費者之前，有很大一部分的模組成品將被隨機挑選進行最終品質檢測。經認證可用的模組將被放入防止靜電放電的塑膠托盤與包裝中，準備好進行出貨。經過密集的製作流程後，您的記憶體已準備好使用。其已通過嚴謹的測試！若要深入瞭解記憶體單位，請參閱這裡！