đồ án nhập môn- chip vi tính

MỤC LỤC
Trang
Mục lục 0
Lời mở đầu 1
Phần I: Giới thiệu chung về lĩnh vực kỹ thuật hóa học và ngành đào tạo kỹ
thuật hóa học trong nước và trên thế giới 2
I. Khái niệm và vai trò của ngành kỹ thuật hóa học 2
II. Lịch sử hình thành của ngành kỹ thuật hóa học 3
III. Ngành đào tạo kỹ thuật hóa học trong nước và trên thế giới 4
Phần II: Quá trình sản xuất bản mạch chip máy tính 7
I. Giới thiệu về bản mạch chip máy tính 7
II. Quy trình chế tạo chip 14
III. Một số phương pháp, công nghệ sản xuất chip phổ biến 22
IV. Sơ đồ khối quá trình sản xuất 25
V. Các thiết bị chính sử dụng trong quy trình công nghệ 27
Tài liệu tham khảo 29
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của điện tử và công nghệ thông tin,
hàng loạt các sản phẩm công nghệ cao đã ra đời. Những thiết bị này đã góp phần
nâng cao đời sống cho con người và chúng có một ý nghĩa lớn trong cuộc cánh
mạng công nghệ. Các thiết bị đó chính là các bộ Chip và công nghệ chế tạo ra
chúng, chúng là thành quả của công nghệ bán dẫn tích hợp, mặc dù với vẻ bề ngoài
nhỏ bé nhưng những con Chip, những bộ vi xử lý lại có một sức mạnh không hề
“nhỏ” chút nào. Chúng có thể làm những việc mà con người ngần như khó có thể
làm làm được. Chip và bộ vi xử lý chúng chính là trái tim và bộ óc của chiếc máy
tính cũng như trái tim và
bộ óc của con nguời vậy điều khiển mọi hoạt động, tiếp nhận mọi thông tin…để xử
lý rồi đưa ra cho chúng ta kết quả như mong đợi.
Trong bài báo cáo này chúng em tập trung tìm hiểu về quy trình công nghệ
sản xuất nên một bản mạch chip vi tính hoàn chỉnh từ chất bán dẫn, đồng thời cũng

đề cập tới một vài phương pháp mới trong lĩnh vực này…
Nội dung báo cáo chia 2 phần:
Phần I: Giới thiệu chung về lĩnh vực kỹ thuật hóa học và ngành đào tạo
kỹ thuật hóa học trong nước và trên thế giới
Chia làm 3 ý lớn:
I. Khái niệm và vai trò của ngành kỹ thuật hóa học
II. Lịch sử hình thành của ngành kỹ thuật hóa học
III. Ngành đào tạo kỹ thuật hóa học trong nước và trên thế giới
Phần II: Quá trình sản xuất bản mạch chip máy tính
Chia làm 5 ý lớn :
I. Giới thiệu về bản mạch chip máy tính
II. Quy trình chế tạo chip
III. Một số phương pháp, công nghệ sản xuất chip phổ biến
IV. Sơ đồ khối quá trình sản xuất
V. Các thiết bị chính sử dụng trong quy trình công nghệ
Chúng em xin cảm ơn cô giáo Nguyễn Minh Tân, bộ môn QT- TB CN Hóa-
Thực phẩm đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bản đồ án này.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 2
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Phần I: Giới thiệu chung về lĩnh vực kỹ thuật hóa học và ngành đào tạo kỹ
thuật hóa học trong nước và trên thế giới
I. Khái niệm và vai trò của ngành kỹ thuật hóa học [2]
1. Khái niệm
Kỹ thuật hóa học là một ngành có ảnh hưởng lớn tới nhiều lĩnh vực của công
nghệ. Hiểu theo nghĩa rộng, người kỹ sư ngành Kỹ thuật hóa học đảm nhiệm việc
thiết kế các quy trình với mục đích sản xuất, biến đổi và vận chuyển vật liệu. Hoạt
động này bắt đầu từ việc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, sau đó sử dụng các
công nghệ đã có để sản xuất trên quy mô lớn.
2. Vai trò
Với nhiều ứng dụng rộng rãi, kĩ thuật hóa học thực sự là một môn khoa học

được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm nhất trên thế giới. Ngay cả trong cuộc sống
của chúng ta những sản phẩm của hóa học thường xuyên được chúng ta sử dụng
dưới nhiều hình thức và phương thức khác nhau như công cụ sản suất, chế biến
thực phẩm, đồ gia dụng, các loại chất tẩy rửa, hóa chất bảo vệ thực vật… cho đến
các ngành kĩ thuật khác như kĩ thuật điện tử-viễn thông, y tế, xây dựng, giao thông-
vận tải, xử lí môi trường…. Chính vì vậy mà kĩ thuật hóa học được coi như một
trung tâm đặt nền móng cho các ngành khác phát triển.
Trong nước ta hiện nay, với vốn tài nguyên phong phú được thiên nhiên ban
tặng, ngành kĩ thuật hóa học ngày càng được quan tâm và phát triển như một ngành
mũi nhọn trong hệ thống xây dựng nền kinh tế của đất nước.
Một số ứng cụ thể:Công nghệ kĩ thuật hóa học có rất nhiều ứng dụng trong
tất cả các ngành khoa học khác, thúc đẩy các ngành khác phát triển cụ thể là
Trong sản xuất thực phẩm: các sản phẩm chính của công nghệ kĩ thuật hóa
học gồm một số nhà máy sản xuất gia vị làm tăng hương vị cho món ăn, phẩm màu
làm tăng sức hấp dẫn của món ăn, và một số các chất bảo quản thực phẩm, thuốc
trừ sâu cho rau quả …
Trong y tế: Công nghệ kĩ thuật hóa học cũng đóng một vai trò quan trọng
trong y tế gồm một số sản phẩm chính: etanol làm cồn sát trùng, sản xuất dược liệu,
vật liệu chế tạo các thiết bị y tế tinh vi…
Trong giao thông vận tải: trong một nước để đánh giá được quy mô mà mức
độ phát triển của nước đó thông thường mức độ giao thông và cơ sở hạ tầng giao
thông cũng được xem là một chỉ tiêu quan trọng. Chính vì vậy ứng dụng của công
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 3
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
nghệ hóa học cũng được áp dụng vào một số sản phẩm như: sản xuất xăng, dầu,
nhựa đường, sản xuất nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường …
Công nghệ vũ trụ: để ra được ngoài khoảng không gian vũ trụ chúng ta cần
phải có rất nhiều những thiết bị đặc biệt giúp con người có thể ở trong không gian
một thời gian dài. Lúc này, một số sản phẩm được con người ứng dụng trong kĩ
thuật hóa học là: các vật liệu bền có độ chịu nhiệt cao, quần áo du hành vũ trụ,

nhiên liệu cháy…
Quân sự: Đối với các nước trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng thì
quân sự được coi là một lĩnh vực được đặc biệt quan tâm, nó giúp giữ vững và duy
trì nền ổn định, hòa bình trên thế giới để từ đó con người có thể duy trì, phát triển
xã hội cũng như nền kinh tế. Gồm một số các ứng dụng sau: vật liệu chống đạn như
áo giáp bằng sợi cacbon nhẹ siêu bền, kính chống đạn, chất nổ: C4,…
Đây đều là những lĩnh vực quan trọng nhất đối với mỗi quốc gia qua đó ta có
thể thấy tầm ảnh hưởng sâu rộng của công nghệ hóa học tới trưc tiếp đời sống con
người cũng như mỗi nước trên toàn thế giới…
II.Lịch sử hình thành của ngành kỹ thuật hóa học [3]
Lịch sử ngành hóa học có lẽ được hình thành cách đây khoảng 4000 năm khi
người Ai Cập cổ đại lần đầu dùng kĩ thuật tổng hợp hóa học dạng "ướt".Đến thời kì
1000 năm trước Công nguyên một số nền văn minh đã dùng những kĩ thuật hóa học
vẫn còn giá trị nền tảng cho đến tận ngày nay, như: luyện thép từ quặng sắt, làm đồ
gốm, lên men rượu bia, tạo ra màu để sơn và trang trí, chiết xuất tinh chất từ thực
vật làm thuốc hay nước hoa, làm phô mai, nhuộm quần áo, thuộc da, chế biến mỡ
thành xà bông, làm ra thủy tinh, chế tạo hợp kim chẳng hạn đồng.
Cách tiếp cận đến bản chất của thế giới vật chất và những chuyển hóa trong
đó theo kiểu triết học thời cổ đại cũng như theo kiểu giả kim thuật đã không thành
công, nhưng bằng cách làm thực nghiệm và ghi lại kết quả các nhà giả kim đã đặt
nền móng cho phương pháp khoa học sau này. Năm 1661 ông Robert Boyle bằng
công trình The Sceptical Chymist đã tách biệt hẳn giả kim thuật và hóa học, mở ra
thời kì mới cho hóa học hiện đại.
Hóa học trở thành ngành khoa học theo nghĩa đầy đủ khi Antoine Lavoisier
nêu ra định luật bảo toàn khối lượng, đòi hỏi các đại lượng hóa học phải được định
lượng và đo lường cẩn thận. Vì thế mà dù cả giả kim thuật lẫn hóa học đều quan
tâm đến bản chất của vật chất và sự chuyển hóa của chúng nhưng chỉ có nhà hóa
học, chứ không phải nhà giả kim, dùng phương pháp khoa học trong nghiên cứu.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 4
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân

Lịch sử hóa học thường được gắn với lịch sử nhiệt động học, nhất là từ công trình
của Willard Gibbs.
Ngành kỹ thuật hóa học hình thành cách đây hơn 100 năm, đặc biệt phát triển
mạnh vào cuối thế kỷ 19. Trước khi cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra ở Anh vào
thế kỷ 18, hóa chất công nghiệp được sản xuất chủ yếu thong qua chế biến hàng
loạt.
Chế biến hàng loạt cũng tương tự như nấu ăn. Các thành phần pha trộn
trong một nhiệt độ hoặc sức ép nhất định, sau đó thử nghiệm và tinh chế để có được
một sản phẩm thương phẩm. Quá trình đồng loạt ngày nay vẫn còn được áp dụng
trên các sản phẩm đắt tiền, chẳng hạn như nước hoa, hoặc xi-rô trái cây, thứ mà
người ta vẫn có thể thu được lợi nhuận, mặc dù phương pháp ấy lạc hậu, tốc độ
chậm và kém hiệu quả. Hầu hết các hóa chất hiện nay được sản xuất thông qua một
quy trình hóa học liên tục. Cách mạng công nghiệp xảy ra đã làm chuyển đổi
phương pháp từ sản xuất hàng loạt sang sản xuất theo một quy trình liên tục.
Cách mạng công nghiệp đã dẫn đến một sự leo thang chưa từng có nhu cầu,
cả về số lượng và chất lượng một số hóa chất như axit sulfuric và soda . Điều này
có nghĩa là kích thước và hiệu quả hoạt động đã được mở rộng, bên cạnh đó một số
phương pháp mới dùng để thay thế phương pháp sản xuất hàng loạt phải được
nghiên cứu và áp dụng. Điều này đòi hỏi người kỹ sư không những chỉ biết điều
khiển máy móc , mà còn phải hiểu phản ứng hóa học và hiện tượng vận chuyển (các
chất tương tác với nhau để xảy ra phản ứng, các điều kiện xảy ra phản ứng, vv).
Như vậy, kỹ thuật hoá học được sinh ra như là một quy luật riêng biệt, khác biệt với
cơ khí thủ công và hóa học công nghiệp khác.
III. Ngành đào tạo kỹ thuật hóa học trong nước và trên thế giới [4]
1.Mục tiêu đào tạo
1.1Mục tiêu chung
Phần lớn các ngành công nghiệp đều phụ thuộc vào sự tổng hợp, quá trình
chế biến của các hoá chất và vật liệu, những yêu cầu này được giao phó cho các kỹ
sư hóa học với yêu cầu cao. Ngoài các ngành truyền thống như công nghiệp hóa
chất, năng lượng và hóa dầu, cơ hội trong công nghệ sinh học, dược phẩm, chế tạo

thiết bị điện tử và kỹ thuật môi trường đang tăng lên. Bất cứ quá trình nào tiến hành
liên quan đến hóa chất, chuyển đổi vật chất thì việc đào tạo các kỹ sư hóa học một
cách chuyên sâu trở nên thiết yếu trong các lĩnh vực này.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 5
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Người kỹ sư hóa học đòi hỏi phải có một sự hiểu biết đầy đủ về nguyên lý
khoa học và kĩ thuật của các quy trình công nghệ căn bản. Điều này được phản ánh
trong các chương trình giảng dạy của các khoa kỹ sư hóa học trong đó bao gồm
việc nghiên cứu toán học và ứng dụng, sự cân bằng của năng lượng và vật liệu,
nhiệt động lực học, cơ học chất lỏng, biến đổi năng lượng và khối lượng, công
nghệ tách, động học hóa học và thiết kế lò phản ứng. Các khóa học này được xây
dựng dựa trên các ngành khoa học như vật lý, hóa học và sinh học.
Chương trình khung giáo dục đại học ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học
(CNKTHHH) trình độ đại học nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản
để phát triển toàn diện; có khả năng áp dụng những nguyên lý kỹ thuật cơ bản và
các kỹ năng kỹ thuật để đảm đương công việc của người kỹ sư công nghệ.
Sinh viên tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật hóa học sẽ đảm trách công tác
tại các nhà máy, xí nghiệp, làm việc tại các Viện, trường, các trung tâm ứng dụng
và triển khai công nghệ.
1.2Mục tiêu cụ thể:
+ Phẩm chất: Kỹ sư Công nghệ kỹ thuật hóa học là người có phẩm chất đạo
đức và đủ sức khỏe tham gia xây dựng và bảo vệ tổ quốc
+ Kiến thức: Được trang bị đầy đủ kiến thức giáo dục đại cương, kiến thức
cơ sở ngành và kiến thức ngành, có kỹ năng thực hành cao về CNKTHH, đáp ứng
nhu cầu của công nghiệp và xã hội.
+ Kỹ năng: Sinh viên ngành Công nghệ KTHH có khả năng hiểu biết toàn bộ
quá trình sản xuất chính và các mối quan hệ kỹ thuật – công nghệ và thiết bị trong
ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học. Từ đó có thể hiểu biết sâu về một chuyên ngành
nào đó trong kỹ thuật công nghệ hóa học.
Có khả năng chỉ đạo, tổ chức sản xuất và áp dụng các quy trình công nghệ

vào điều kiện sản xuất thực tế tại các cơ sở sản xuất thuộc công nghệ kỹ thuật hóa
học.
Có khả năng tiếp cận, triển khai các công nghệ mới nhằm nâng cao năng suất
và chất lượng sản phẩm.
Chương trình đào tạo cơ bản đối với các trường đại học trong nước
Danh mục các học phần bắt buộc
Kiến thức giáo dục đại cương:
1 Triết học Mác-Lênin 12 Xác suất – Thống kê
2 Kinh tế chính trị Mác – Lênin 13 Vật lý đại cương 1
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 6
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
3 Chủ nghĩa xã hội khoa học 14 Hóa học đại cương 1
4 Lịch sử Đảng Cộng sản Việt Nam 15 Nhập môn tin học
5 Tư tưởng Hồ Chí Minh 16 Phương pháp tính
6 Kinh tế đại cương 17 Hóa vô cơ
7 Nhập môn quản trị học 18 Sinh học 1
8 Ngoại ngữ 19 Đại cương môi trường
9 Toán cao cấp 1 20 Giáo dục thể chất
10 Toán cao cấp 2 21 Giáo dục Quốc phòng
11 Toán cao cấp 3
Kiến thức giáo dục chuyên nghiệp
Kiến thức cơ sở của ngành
1 Vẽ kỹ thuật 9 Thí nghiệm hóa hữu cơ
2 CAD 10 Hóa kỹ thuật
3 Cơ học ứng dụng 11 Hóa lý 1
4 Kỹ thuật điện 12 Hóa lý 2
5 Kỹ thuật điện tử 13 Quá trình và thiết bị 1
6 Hóa phân tích 14 Quá trình và thiết bị 2
7 Thí nghiệm hóa phân tích 15 Tin học trong hóa học
8 Hóa hữu cơ

Kiến thức ngành
1 Hóa học vật liệu 5 Công nghệ điện hóa
2 Hóa học các hợp chất cao phân tử 6 Động học xúc tác
3 Hóa học dầu mỏ 7 Các phương pháp phân tích công cụ
4 Công nghệ hóa dầu 8 Vật liệu silicat
Thực hành, thực tập
1 Thực tập nhận thức 6 TN điều chế các hợp chất vô cơ
2 Thực tập công nghệ 7 TN mạ kim loại
3 Thực tập tốt nghiệp 8 TN CN vật liệu silicat
4 Thực tập các PPPT công cụ 9 Bài tập lớn công nghệ hóa dầu
5 Thực hành tin học trong hóa học
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 7
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Phần II: Quá trình sản xuất bản mạch chip máy tính
I.Giới thiệu về bản mạch chip máy tính [3]
1.Khái niệm
1.1. Khái niệm chip
Chip là một vi mạch điện tử tích hợp được cấu tạo để thực hiện một chức
năng cụ thể nào đó hoặc được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
1.2. Chipset
Chipset là một nhóm các Chip làm việc như một đơn vị độc lập để thực hiện
một hay nhiều chức năng có liên quan đến nhau nào đó
Ví dụ:
- Modem chipset bao gồm tất cả các mạch tích hợp đảm nhận việc truyền và
nhận thông tin.
- Chipset Intel 850 dùng để điều khiển bo mạch hệ thống dùng cho CPU
Pentium4 (Pemtium 4 motherboard). Nó bao gồm :
+ Chip điều khiển nhập xuất thế hệ thứ 2 (ICH2 - I/O Controller Hub) hỗ trợ:
4 cổng USB + 6 Kênh âm thanh AC'97 + Giao tiếp mạng tích hợp 10/100 Mbps + 2
kênh ATA-100 + Kênh giao tiếp CNR + Các cổng giao tiếp chuẩn 64-bit PCI.

+ Chip điều khiển truy cập bộ nhớ (MCH - Memory Controller Hub) hỗ trợ :
2 khe cắm RDRAM cho phép tốc độ truyền dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ đạt tới 3.2
Gigabytes/s. Kênh truyền AGP 4X cũng được điều khiển bởi MCH cho phép
chuyển giao dữ liệu trực tiếp giữa card màn hình và bộ nhớ với tốc độ lên tới 1
Gigabytes/s.
2. Cấu tạo
Bản mạch chip vi tính- hay còn gọi là chipset, là một nhóm các mạch tích
hợp (các chip) được thiết kế để làm việc cùng nhau và đi cùng nhau như một sản
phẩm đơn. Trong máy tính, từ chipset thường dùng để nói đến các chip đặc biệt trên
bo mạch chủ hoặc trên các card mở rộng.
Khi nói đến các máy tính cá nhân (PC) dựa trên hệ thống Intel Pentium, từ
chipset thường dùng để nói đến hai chip bo mạch chính: North Bridge (chip cầu
bắc) và South Bridge (chip cầu nam).
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 8
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Trong các máy tính gia đình, các máy trò chơi từ thập niên 1980 và thập
niên 1990, từ chipset được sử dụng để chỉ các chip xử lý âm thanh và hình ảnh.
3.Chức năng và vị trí của chipset
3.1.Chức năng
Chipset chính là bo mạch chính, vì vậy bất cứ hai bo mạch nào có cùng loại
chipset cũng sẽ giống hệt nhau về chứa năng. Chipset có giao diện với bộ xử lý,
phần điều khiển bộ nhớ, điều khiển bus, điều khiển I/O Tất cả các mạch trên bo
mạch chính chứa trong chipset.
Trong PC chip liên kết bộ xử lý với tất cả mọi thứ khác. Bộ xử lý không thể
liên lạc với bộ nhớ, các adapter, thiết bị… mà không thông qua chipset. Chipset là
trạm liên lạc chính và là hệ thần kinh trung ương của PC. Nếu bạn cho rằng PC là
não bộ thì chipset chính là cột sống và hệ thần kinh trung ương.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 9
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Do chipset điều khiển giao diện hay các liên kết giữa bộ xử lý và tất cả các

bộ phận khác. Như vậy chipset định nghĩa:
-Dung lượng RAM bo mạch chủ cần sử dụng.
-Loại chip trên RAM.
-Tốc độ và kích cỡ của cache.
-Loại và tốc độ CPU.
-Loại khe cắm mở rộng mà bo mạch chủ có thể cung cấp.
3.2.Vị trí
Chipset nằm trên Mother Board, ta có thể thấy được vị trí của nó qua hình trên
( gồm North Bridge và South Bridge).
4. Cấu tạo và chức năng các bộ phận của chipset
4.1. Cấu trúc North / South Bridge
Chipset gồm hai thành phần: là North Bridge (chip câù bắc) và South
Bridge (chip cầu nam).
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 10
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
-North Bridge là liên kết giữa bus bộ xử lý tốc độ cao (200/133/100/66
MHz) và các bus AGP (66 MHz), PCI (33 MHz) chậm hơn. Phần này sẽ điều khiển
các giao tiếp với BXL, đồ họa và bộ nhớ.
+Tên của cả chipset sẽ được đặt tên theo chip North Bridge, ví dụ chipset
440 BX có tên gọi bắt nguồn từ tên của chip North Bridge trong đó là 82443
BX.North Bridge đôi khi còn được gọi laPAC(PIC/AGP Controller).
+Nó là thành phần duy nhất trong bo mạch chính ngoài bộ xử lý hoạt
động với tốc độ của bú xử lý.
+Phần lớn các chípet hiện đại dùng North Bridge dưói dạng một chip
đơn.
-South Bridge là cầu nối giữa bus PCI (33 MHz) và bus ISA còn chậm hơn
(8MHz). Bạn có thể tìm thấy tất cả những điều khiển giao tiếp thiết bị nhập/xuất ở
đây.
+Nó là thành phần hoạt động với tốc độ thấp hơn và luôn tồn tại dưới
dạng một chip đơn.

4.2. Cấu trúc Hub
Các chip gần đây thuộc sê-ri 800 sử dụng cấu trúc hub, trong cấu trúc này
chip North Bridge trước đây gọi là hub điều khiển bộ nhớ, còn chip South Bridge
trước đây được gọi là hub điều khiển nhập/xuất.
Chúng không được nôí với nhau qua bus PCI như trong thiết kế
Norht/South Bridge mà được kết nối qua một giao diện hub 4x66MHz, nhanh gấp
hai lần PCI và không chia sẻ băng thông bus PCI.
Giao diện hub này cũng cho phép các thiết bị được nối kết trực tiếp với ICH
(South Bridge trước đây) có tốc độ nhận dữ liệu nhanh hơn, ví dụ như các giao diện
USA 2.0,ATA-66 và ATA 100 mới tốc độ cao.
Thiết kế giao diện hub cũng rất kinh tế, chỉ có độ rộng 8 bit. Nó dùng ít
chân cắm hơn so với giao diện PCI rộng 32 bit trong thiết kế North/South Bridge.

Mặc dù chỉ truyền 8 bit đồng thời, giao diện hub thực hiện 4 lần truyền một
chu kì và có tốc độ 66MHz, như vậy khả năng truyền là 266MB/giây, gấp đôi băng
thông của PCI tuy rộng 32 bit nhưng chỉ truyền một lần trong một chu kì 33MHz,
tức 133MB/giây.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 11
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
5. Lịch sử hình thành và phát triển của Chip
Sự hình thành và phát triển của chíp gắn liền với sự hình thành, phát triển của
công nghệ bán dẫn, sự phát hiện ra transistor và tính năng của nó, nên khi tìm hiểu
về vấn đề này ta sẽ tìm hiểu sự ra đời và phát triển của công nghệ bán dẫn:
- Năm 1947, J.Bardeen & W.Brattain (AT&T Bell., USA ) phát minh ra
“Point Contact Transistor” đây là một đột phá trong nỗ lực tìm ra thiết bị mới thay
thế cho ống chân không. Dòng điện vào ( Bên trái hình tam giác ) được truyền qua
lớp dẫn điện bề mặt bản Germanium và được khuếch đại thành dòng ra ( bên phải
hình tam giác ). Sở dĩ thiết bị khuếch đại dòng điện này có tên là TRANSISTOR vì

nó là một loại điện trở ( Resistor) hay bán dẫn có khả năng truyền điện ( TRANfer)
thí nghiệm phát minh Transistor đầu tiên
- Năm 1950, W.Shockley ( AT&T Bell Lab, USA) phát minh ra transistor
kiểu tiếp hợp. Đây là mô hình đầu tiên của loại Bipolar transistor sau này.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 12
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Transistor kiểu tiếp hợp
- Năm 1958, J.Kilby ( Texas Instruments, Mỹ) phát minh ra mạch IC
(Integrated circuit ) đầu tiên, mở đầu cho thời kỳ hoàng kim của vi điện tử. Điểm
quan trọng trong phát minh của Kilby là ở ý tưởng về việc tích hợp các thiết bị điện
tử (điện trở, transistor, condenser) lên trên bề mặt tấm silicon.
- Năm 1959, J. Hoerni và R Noyce ( Fairchild, Mỹ) thành công trong việc tạo
ra transistor trên một mặt phẳng silicon. Hình dưới là transistor với cả 3 cực ( base,
emitter, colector) cùng nằm trên một mặt phẳng.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 13
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Transistor với cả 3 cực ( base, emitter, colector)
- Năm 1961, cũng chính J. Hoerni và R. Noyce đã tạo ra mạch flip-flop ( với
4 transistor và 5 điện trở) trên mặt silicon.
- Năm 1970, G E. Smith và W S. Boyle ( AT&T Bell Lab., USA) tạo ra
mạch CCD 8-bit.
CCD 8-bit
- Năm 2004, công ty Intel của Mỹ chế tạo chip Pentium 4 với trên 42 triệu
con trasistor.
Chip Pentium 4 của Intel
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 14
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
- Năm 2005, ê kíp liên kết giữa IBM, Sony, Sony Computer Entertainment,
và Toshiba giới thiệu Chip CELL đa lõi ( multi-core), hoạt đọng với tốc độ 4 GHz,
đạt tốc độ xử lý lên tới 256 Gflop.

- Năm 2008 Intel trình làng Chip chứa 2 tỷ transistor đầu tiên
Vậy với khoảng nửa thế kỷ kể từ ngày Kilby đề xuất ra ý tưởng về IC, Ngành
công nghệ vi mạch đã đạt được những thành tựu rực rỡ. Sự tăng trưởng ở tốc độ
chóng mặt của ngành công nghệ vi mạch là chìa khoá quan trọng bậc nhất trong
cuộc cách mạng công nghệ thông tin ngày nay.
II. Quy trình chế tạo chip [5]
Để sản xuất một con chip hoàn chỉnh giống như dưới đây đòi hỏi phải thông
qua những quá trình nào, giai đoạn nào, những việc cần làm là gì? Từ ý
tưởng đến thành phẩm có những bước cơ bản theo 2 trình tự (mảng) chính:
thiết kế (design) và chế biến processing).
Mảng thiết kế (design) bao gồm có thiết kế hệ thống (system design), chức
năng (function design), logic,…
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 15
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
1.Thiết kế hệ thống (system design)
Sau khi xác định chức năng và nguyên lý hoạt động của chip cần sản xuất,
nguời thiết kế quyết định các yếu tố như system spec., chip spec., nguồn điện…
Tiếp theo là sắp xếp lại toàn bộ các yếu tố như mức tiêu thụ năng lượng, cách bố trí
các chân (pin), các lược đồ khối, các điều kiện vật lý như kích thước, nhiệt độ, điện
áp… Nếu là chip xử lý như CPU thì phải quyết định tốc độ xử lý của nó là bao
nhiêu. Phần này chỉ đề cập đến những gì tổng thể nhất và cần thiết nhất. Giống như
chúng ta vẽ ra cái sườn nhà trước khi tiến hành xây nhà.
2.Thiết kế chức năng (function design)
Ở phần này người thiết kế dùng ngôn ngữ HDL (Verilog-HDL, VHDL,…) để
thiết kế các chức năng cho chip. Mức độ thiết kế là RTL (Register Transfer Level),
có nghĩa là không cần quan tâm đến cấu tạo chi tiết của mạch điện mà chỉ chú trọng
vào hoạt động tổng thể của chip dựa trên kết quả tính toán cũng như sự luân chuyển
dữ liệu giữa các register.
3.Thiết kế logic (logic design)
Người thiết kế sẽ dùng các công cụ chuyên dụng để chuyển những chức năng

đã thiết kế ở phần trên xuống mức thiết kế logic.
4.Thiết kế mạch (circuit design)
Chuyển từ thiết kế logic xuống mức thấp hơn nữa là mức cổng (gate level).
Tức là đã đến mức phải xem xét từng con linh kiện (transitor, CMOS,…). Các bộ
phần mềm (software) chuyên dụng sẽ giúp người thiết kế tự động hóa công việc
như thay đổi cấu tạo bên trong CMOS và cho nó chạy thử (simulation).
5.Thiết kế sơ đồ bố trí (layout design)
Người thiết kế dùng CAD để chuyển từ bản vẽ mạch sang bản mạch in (dĩ
nhiên là vẫn trên máy tính). Các linh kiện được sắp xếp lại sao cho ít chiếm diện
tích nhất và tối ưu được chức năng của chip. Chip cần thiết kế dùng công nghệ
90nm thì phải dùng dùng các kích thước là bội số của 90nm…Đây gọi là Process
rule. 90nm là kích thước bề ngang dây dẫn điện bên trong chip. Để thu nhỏ hơn nữa
kích cỡ của chip, Intel đã cho ra công nghệ 45nm. Nhà máy sản xuất chip theo công
nghệ 45nm đang được xây dựng tại thung lũng Silicon. 2007 là năm Intel tuyên bố
sẽ cho ra đời sản phẩm mẫu (sample) của công nghệ 45nm. Đến năm 2010 Intel dự
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 16
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
định sản xuất đại trà.

6.Mask pattern design
Phần này hiểu nôm na là chuyển layout vừa thiết kế sang mask pattern
(artwork). Tiếp đó là dùng công cụ (tool) chuyên dụng để chuyển artwork thành
dạng dữ liệu có format đặc biệt và gửi đi nhờ sản xuất mask. Sản xuất mask có thể
hiểu là sản xuất khuôn đúc.
Toàn bộ phần thiết kế được thực hiện rất nghiêm ngặt và cẩn thận. Người
thiết kế kiểm tra (test) rất nhiều lần các thông số đã định sẵn theo dự định. Không
để sơ sót một chi tiết nào cho dù là nhỏ nhất.
Mảng chế biến (processing) bao gồm sản xuất khuôn đúc để chế tạo wafer,
sản xuất wafer, cắt rời chip từ wafer để đóng gói thành chip thành phẩm. Mỗi giai
đoạn trong quá trình sản xuất đều được kiểm tra rất kỹ lưỡng. Lưu ý là trước khi

cho ra đời một sản phẩm nào đó bộ phận R&D (nghiên cứu và khai thác) đã sản
xuất sản phẩm mẫu trước.
7.Sản xuất mask
Có thể xem mask là cái khuôn để đúc vi mạch lên tấm silicon. Công nghệ sản
xuất mask hiện đại chủ yếu dùng EB (Electron Beam). Các điện tử với năng lượng
lớn (vài chục keV) sẽ được vuốt thành chùm và được chiếu vào lớp film Cr đổ trên
bề mặt tấm thủy tinh. Phần Cr không bị che bởi mask (artwork) sẽ bị phá hủy, kết
quả là phần Cr không bị chùm electron chiếu vào sẽ trở thành mask thực sự. Một
chip cần khoảng 20 tới 30 masks. Giá thành các tấm mask này cực đắt, cỡ vài triệu
USD.
8.Chuẩn bị wafer
Hiện nay các công ty sản xuất chip thường mua wafer làm sẵn. Wafer có
nhiều kích cỡ khác nhau, thường thì có đường kính 5 inch, 8 inch và 12 inch. Wafer
là một bản mạch mỏng hình tròn được làm từ chất bán dẫn (Silicon).
Silic đa tinh thể được nấu chảy ở 2500 °F (1370 °C) để loại bỏ tạp chất và
hình thành đơn tinh thể.
Một mẫu silic đơn tinh thể được nhúng vào silic nóng chảy, mẫu này được
quay đều và nâng dần lên với tốc độ 1,5 mm/phút. Từ đó khối silic đơn tinh thể dần
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 17
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
được hình thành, quá trình này có tên Czochralski. Sản phẩm cuối cùng của quá
trình này là một khối silicon hình trụ nặng khoảng 200 kg, đường kính 200 mm. Độ
liên kết của tinh thể silicon vững đến nỗi cả khối lượng lớn này được giữ bởi một
thanh tinh thể mẫu ban đầu nhỏ như cây bút chì.

Sau khi được kiểm tra độ tinh khiết cũng như sự định hướng của tinh thể với
các phương pháp hoá học và tia X, khối tinh thể silicon được cắt thành từng tấm
mỏng 2/3 mm. Các tấm này được đánh bóng thô và đánh bóng nhờ hoá chất cho
đến khi đạt độ gồ ghề dưới 1 phần triệu mm. Đến đây, các wafer đã sẵn sàng cho
việc thiết kế micro chip.

Bằng các giai đoạn xử lý khác nhau trong phòng sạch (clean room) người ta
tạo ra rất nhiều chip trên một wafer.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 18
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
9.Các quá trình xử lý wafer
Tất cả được thực hiện trong môi trường siêu sạch (ultra clean room).
Rửa (wet process): đây là bước làm sạch wafer bằng các dung dịch hóa học.
Ví dụ APM (hỗn hợp NH4OH/H2O2/H2O) dùng để làm sạch các particle như bụi
trong không khí, bụi từ người bay ra; HPM (hỗn hợp Cl/H2O2/H2O) dùng làm sạch
các tạp chấp và kim loại hiếm (Cu, Au, Pt…); HPM (hỗn hợp H2SO4/H2O2) làm
sạch các tạp chất hữu cơ (resist) và kim loại (Ze, Fe…); DHF (axit HF loãng) dùng
để loại bỏ các phần SiO2 không cần thiết.
Ô-xi hóa (Oxidation): tạo SiO2 trên bề mặt wafer trong đó lớp SiO2 mỏng cỡ
1 tới 2 nanomet sẽ trở thành gate của transistor. Check: cấu tạo và nguyên lý hoạt
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 19
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
động của MOSFET, ITRS (international technology roadmap for semiconductor),
LOCOS (local oxidation of silicon), STI (swallow trench isolation)
Shin Nippon Air Technology Co.,Lmt
CVD (Chemical Vapor Deposition): tạo các lớp film mỏng trên bề mặt wafer
bằng phương pháp hóa học (SiO2, Si3N4. Poly-Si, WSi2). Ví dụ có thể dùng CVD
ở áp suất thấp trong môi trường SiH4 và H2 để tạo ra lớp poly-Si (Si đa tinh thể) để
làm điện cực cho transistor.
Cấy Ion (Ion implantation): Sử dụng các nguồn ion năng lượng cao (vài chục
tới vài trăm keV, nồng độ cỡ 2E-15 cm-3) bắn trực tiếp lên bề mặt Si nhằm thay đổi
nồng độ tạp chất trong Si. Ví dụ bắn các ion As để tạo ra vùng n+ để làm source và
drain cho MOSFET.
Cắt (etching): loại bỏ các phần SiO2 không cần thiết. Có hai loại: wet-
etching dùng axit HF loãng để hòa tan SiO2; dry-etching dùng plasma để cắt SiO2
khỏi bề mặt Si. Check: high-density plasma etching, RIE (Reactive Ion Etching),

HF, etching ultra clean room dry-etching.
Photolithography: phương pháp xử lý quang học để transfer mask pattern lên
bề mặt wafer. Wafer sẽ được phết một lớp dung dịch gọi là resist, độ dày của lớp
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 20
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
này khoảng 0.5um. Ánh sáng sẽ được chiếu lên mask, phần ánh sáng đi qua sẽ làm
mềm resist. Sau khi rửa bằng dung dịch đặc biệt (giống tráng ảnh), phần resist
không bị ánh sáng chiếu vào sẽ tồn tại trên wafer như là mask. (trong trường hợp
này resist là loại positive).
Sputtering: Là phương pháp phủ các nguyên tử kim loại (Al, Cu) lên bề mặt
wafer. Ion Ar+ với năng lượng khoảng 1 keV trong môi trường plasma sẽ bắn phá
các target kim loại (Al, W, Cu), các nguyên tử kim loại sẽ bật ra bám lên bề mặt
wafer. Phần bị phủ sẽ trở thành dây dẫn nối các transistor với nhau.
Annealing: Xử lý nhiệt giúp cho các liên kết chưa hoàn chỉnh của Si (bị
damaged bởi ion implantation etc.) sẽ tạo liên kết với H+. Việc này có tác dụng làm
giảm các trap năng lượng tại bề mặt Si và SiO2. CMP (Chemical Mechanical
Polishing): Làm phẳng bề mặt bằng phương pháp cơ-hóa. Đây là kỹ thuật mới được
áp dụng vào semiconductor process. Có tác dụng hỗ trợ thêm cho các xử lý như
photolithography, etching,…
10.Chế tạo chip
Các micro chip được khắc lên wafer bằng công nghệ quang khắc
(photolithography), trên mỗi wafer như trên người ta có thể tạo ra 1000 micro chip.
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 21
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Công nghệ quang khắc. Ảnh: Wikipedia.
11. Kiểm tra – Đóng gói – Xuất xưởng
Các xử lý ở phần 3 sẽ được lặp đi lặp lại nhiều lần tùy thuộc vào mức độ
phức tạp của chip. Cuối cùng chip sẽ được cắt rời (một tấm wafer 300mm có thể
tạo được khoảng 90 con chip Pentium IV). Một loạt các xử lý khác như back
grinding (mài mỏng phần mặt dưới của chip), bonding (nối ra các pins, dùng chì mạ

vàng hoặc đồng), mold (phủ lớp cách điện), marking (ghi tên hãng sản xuất,…).
Trên đây là quy trình cơ bản để sản xuất ra 1 con chip vi tính từ chất bán
dẫn…
III.Một số phương pháp, công nghệ sản xuất chip phổ biến
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 22
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
1. Phương pháp đóng dấu

Nanomask, một công ty Đan Mạch có trụ sở tại Đại học kỹ thuật ), ) Đan
Mạch (DTU) đã giới thiệu một mới phương pháp sản xuất chip thông qua quá trình
hội nhập trong kỹ thuật đóng dấu. Phương pháp này làm giảm sai sót và thời gian
sản xuất so với phương pháp thông thường.

Việc sản xuất chip cho máy tính ngày nay chủ yếu được thực hiện bởi UV in
thạch bản. Tuy nhiên, cũng với kỹ thuật này, nhưng trong đó sử dụng ánh sáng để
in các mạch điện tử trên một con chip có thể làm thu nhỏ hơn nữa kích thước vi
mạch. Mặt khác, sử dụng phương pháp in thạch bản X-ray, cho phép kích thước
giảm xuống tới nanomet. Nhược điểm của phương pháp này là tốc độ chậm làm cho
việc áp dụng trong công nghiệp trở nên phức tạp và khó khăn hơn
Kỹ thuật này được tạo ra bởi Nanomask, sử dụng cả sự chính xác của in
thạch bản X-ray và sự hiệu quả của kỹ thuật đóng dấu. Thay vì in trực tiếp trên
chip mạch, các hình ảnh phản chiếu của mạch được chuyển giao bởi X-quang được
khắc trong một bộ phim nhựa, gắn trên một thụ chất. Nền. mạch này sau đó được in
trên các chip bằng cách sử dụng một quá trình dập.
2. Phương pháp sản xuất chip 3D
Năm 2007, IBM nghiên cứu thành công một bước đột phá công nghệ chip
Bước đột phá của IBM cho phép di chuyển từ cấu tạo nằm ngang 2-D sang
cấu trúc chip 3-D xếp chồng, mà trong đó chip và thiết bị bộ nhớ- theo truyền thống
được đặt cạnh nhau trên một tấm wafer silicon, được sắp xếp thành một bánh
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 23

Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
sandwich nhỏ gọn, làm giảm đáng kể kích thước của gói chip tổng thể và tăng
cường tốc độ dữ liệu lưu chuyển giữa các chức năng trên chip.
"Bước đột phá này là kết quả của hơn một thập kỷ nghiên cứu tiên phong tại
IBM," Lisa- phó chủ tịch Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển bán dẫn, IBM nói.
Phương pháp mới của IBM loại bỏ sự cần thiết phải nối các chip bằng dây
nối dài. Những Vias cho phép nhiều chip được xếp chồng lên nhau với nhau, cho
phép số lượng lớn thông tin được truyền giữa các chip, rút ngắn khoảng cách.
Kỹ thuật này sẽ rút ngắn khoảng cách truyền thông tin trên một con chip đi
1000 lần, và cho phép bổ sung nhiều kênh hơn đến 100 lần so với chip 2-D.
3. Tình hình phát triển công nghiệp sản xuất chip ở Việt Nam
Tháng 8 năm 2010, Intel đã ký kết hợp tác với Quỹ Phát triển Hoa Kỳ
(USAID) và Đại học công bang Arizona xây dựng chương trình Đào tạo giảng viên
ngành kỹ thuật (HEEAP) theo chuẩn ABET. Các đối tác trong chương trình tập
trung vào việc phát triển và nâng cao chương trình giảng dạy theo hướng đa ngành
và mang tính ứng dụng cao thông qua áp dụng các phương pháp giảng dạy đổi
mới.Cùng làm việc với Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, các đại học đối tác, các công ty
hàng đầu, các nội dung chính của chương trình nhằm vào việc hỗ trợ các giảng
viên, giúp các giảng viên được lựa chọn tham gia chương trình truyền đạt đến sinh
viên các kiến thức chuyên ngành và các kỹ năng mềm quan trọng cùng với các năng
lực cần thiết để đảm bảo sự thành công của sinh viên trong ngành sản xuất công
nghệ cao mới phát triển tại Việt Nam.
Ngày 29 tháng 10 năm 2010 - Tập đoàn Intel đã chính thức khai trương nhà
máy lắp ráp và kiểm định chip của Intel, là nhà máy sản xuất chíp bán dẫn đầu tiên
của Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh.
Nhà máy Intel tại Việt Nam là một trong những cơ sở mới nhất của tập đoàn.
Nhà máy được khởi công từ tháng 3 năm 2007. Khuôn viên nhà máy bao gồm một
tòa nhà văn phòng, một tòa nhà dành cho các dịch vụ công cộng, một nhà kho chứa
nguyên vật liệu thô và các sản phẩm đã hoàn thiện, một trạm phân phối điện, một
kho chứa hóa chất và một nhà máy lắp ráp và kiểm định chip`

Sáng 27/10, Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế Vi mạch thuộc Đại
học Quốc gia TPHCM đã công bố chip vi xử lý 32-bit VN1632
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 24
Bộ môn QT-TB CN Hoá - Thực phẩm GVHD : Nguyễn Minh Tân
Chip VN1632 là một trong những sản phẩm thuộc đề tài “Nghiên cứu, phát
triển phương pháp thiết kế và chế tạo chip vi xử lý kiểu RISC” được thực hiện
trong 30 tháng từ 1/12/2007 đến 31/5/2010.
Trước đây nhóm nghiên cứu đã thành công với sản phẩm chip 8-bit VN8-01
ứng dụng trong các hệ thống mạch dân dụng, chuyên biệt thì với sự ra đời của 32-
bit VN1632 sẽ đáp ứng yêu cầu của các hệ thống điều khiển phức tạp, đòi hỏi tốc
độ cao như trong điện thoại di động, mã hóa/giải mã dữ liệu, thiết bị truyền thông,
xử lý ảnh…
IV. Sơ đồ khối quá trình sản xuất
1.Sơ đồ khối quá trình sản suất
SVTH: HỒ MẬU NHÂN MSSV: 20093555 Page 25
1.Thiết kế hệ
thống (system
design)
10.Chế tạo chip11. Kiểm tra –
Đóng gói –
Xuất xưởng
6.Mask pattern
design
7.Sản xuất
mask
8.Chuẩn bị
wafer
5.Thiết kế sơ
đồ bố trí
(layout design

2.Thiết kế chức
năng (function
design)
9.Các quá
trình xử lý
wafer
4.Thiết kế
mạch (circuit
design)
3.Thiết kế logic
(logic design)