小小芯片上的上千万个晶体管是如何装上去的？？
牙医的一家子
2022-04-30 17:01
小小芯片上的上千万个晶体管是如何装上去如何工作的？人类真牛啊？最早的计算机和CPU确实是一台个晶体管电线链接而成。据相关资料表明，最早的计算机体积非常大，用了18000个电子管，占地150平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算。虽然运算能力对于现代来讲不咋样，但是在那个年代是非常牛了，目前普通家庭的计算机计算能力每秒可达到1万亿次以上。目前我们所用的芯片上面，成千上万个晶体管并不是一台一台装上去的，那么小的零件，没办法一台个装上去。至少目前的工艺水平是达不到的，即使能达到这样的精度，做出来的不良品也高的惊人。试想一下，一台CPU上面有上亿个零件，只要有一台零件品质或者装配有问题就会不合格。那它到底是如何做出了的呢？其实它是通过光刻、显影、腐蚀等步骤一步一步制造出来的。我也没在CPU公式上过班，不过在柔性电路板公司工作过一段时间，大概给大家介绍一下吧。如果有不准确的地方，欢迎大家指正。准备工作芯片CPU主要成分是硅，而沙子中硅含量非常高，但是是以二氧化硅(SiO2)的形式存在。为了得到纯净的硅，把沙子通过提纯去除沙子中的钙、镁等杂质。再通过碳脱氧还原得到纯净的硅，最好再经过净化就得到了单晶硅棒。单晶硅棒呈圆柱状，硅纯度非常高，99.999%以上。第一阶段（晶体管制造）切片：把单晶硅棒切成薄片，单晶薄片一般直径为200mm，厚0.5-1.5mm。抛光：把单晶硅片抛光，据说单晶硅片表面平整度在0.2纳米以上，比我们平常用的镜子还要亮100倍。这就是我们常说的晶圆。晶圆是CPU处理器的基础，一台晶圆上可以做成千上百个处理器。沉淀：通过沉淀方法在单晶硅片上沉淀一层二氧化硅，再沉淀一层氮化硅。滴胶：滴上光刻胶，利用旋涂技术把光刻胶均匀涂抹在晶圆的表面，让晶圆表面形成一层光刻胶薄膜。光刻胶主要是用来保护表面不被显影液溶解，但是它被曝光（紫外线照射）过后就会变成容易溶解。光刻：利用掩膜、透镜把掩模上事先设计好的电路投射到晶圆上。掩模是由透明和不透明的模板制作而成，当紫外光线透过掩模照射，再通过透镜把电路图缩小，投射到晶圆上。这个原理就像家用投影仪，家用投影是把字放大，这个是把电路图缩小。显影把光刻的晶圆放入显影液中，这样被紫外线照射过的光刻胶就会被腐蚀冲洗掉，没有被紫外线照射的地方就保留了下来，这个有点像冲洗胶卷。腐蚀再把显影液洗掉，放入腐蚀液中，这样没有被光刻胶保护的氧化硅和氮化硅部分就腐蚀掉了。冲洗以后，放入另外一种腐蚀液中，没有被光刻胶保护的硅继续被腐蚀掉一层。然后填入一层二氧化硅作为绝缘层再利用碾磨和腐蚀工艺让硅露出来接下来就是离子注入工艺了离子注入用同样的方法，在圆晶上涂上光刻胶，再利用光刻、显影技术，把需要离子注入的部分空出来，其他部分通过光刻胶保护。通过离子束注入到裸露的硅基底上（上图灰色部分），从而改变硅表面的极性。再重复上述步骤几次，作制出栅极绝缘介质、源极与漏极，这样晶体管就做成啦。接下来就是第二阶段。第二阶段（链接各元器件）同样用滴胶、光刻、显影、腐蚀等方法在二氧化硅上开出槽，然后用金属钨或铜填充作为各晶体管之间的电线。根据工艺不同，晶体管和链接线简单的有几层，复杂的甚至达到几十层。也就是说还要重复上述步骤几十次，整个过程甚至达到几百个步骤。到此为止，芯片基本上就完成了。接下来就是把晶圆上一台个芯片分割开来，每一小块就是CPU的内核。然后放入CPU基板上，利用引线把芯片与封装引脚链接。再加入盖子封起来，防止开发者_开发技巧外界灰尘和水汽污染。第三阶段（检测）成品作制完成以后，最后经过各道工序检测。达不到要求的被丢弃，达到要求以后就可以装箱出货了。目前你应该明白，为啥做CPU的主要材料就是沙子，但是沙子那么便宜，而芯片却那么贵？以上就是我的原创回答，如果发现抄袭我的文章，必定追究！如果还有其他不足，欢迎大家补充！我是电工学院，专门负责电工培训、考证；如果你对电工感兴趣，可以关注我！如果觉得不错，记得点赞、评论、转发！感谢！
牙医的一家子 2022-04-30 17:04 开发者_如何转开发
聪stan 2022-04-30 17:09 芯片（集成电路）真是伟大的发明芯片其实是半导体元器件的统称，成千上万个晶体管集成地一起，我们称之为集成电路，我们平常见到的大大小小的专用IC，单片机，CPU等其实就是集成电路。集成电路有薄膜（thin-film）集成电路和厚膜（thick-film）集成电路。薄膜（thin-film）集成电路是把电路制造在半导体芯片的表面上；厚膜（thick-film）集成电路是独立的半导体体设备和被动的组件，是集成到衬底或线路板的小型化电路芯片上的晶体管我想应该是“刻”上去的我们经常看到“我国制造不出高精密的光刻机”，“我们的芯片制造受制于人”，“新先进的A开发者_开发百科SML光刻机数亿美元一台，有钱也买不到”这样的新闻。所以我猜测芯片上成千上万的晶体管是“刻”上去的。设计、生产高端的芯片的确是非常的困难。芯片的生产是非常复杂的，网上找到一台放大再放大后的NAND Gate(与非门)，大概就是下图的样子。芯片的设计、生产虽然是相当复杂，但我们国家的发展和进步也是不可阻挡的。虽然目前在芯片设计、制造上是远远落后，但我认为用不了多久，我们一定会赶上来的。欢迎关注@电子产品设计方案，一起享受分享与学习的乐趣！关注我，成为朋友，一起交流一起学习记得点赞和评论哦！非常感谢!
360U1488781325 2022-04-30 17:09 开发者_开发问答 技术理论学术性的介绍芯片上集成千万个晶体管，有点深奥，文化水平高的很容易看得懂，但对部分不接触这些理论的人很难看得懂，因为很多人并不知道光刻机，蚀刻机，离子胶，等等很多环节是指什么概念，下面我换个方式，民间生活化的来解释这个问题；1；芯片是电子计算机的心脏，就比如电脑，电视机机，手机，照相机，录像机，空调，全自动洗衣机，电冰箱，电子琴，儿童玩具，电动车，汽车，还有家里的电视盒子，路由器，都离不开芯片，用途不一样，功能也不一样，大小也不一样，要求的精度也不一样。就是我们经常看到的那个小黑方块，密密麻麻一圈金属脚的那个东西；2；这个东西是如何制造出来的呢，第一部就是先做硅片。如何做硅片呢，就是用我们身边取之不尽用之不竭的沙子做的，把沙子提纯精选，融化生化，晶体生长，慢慢就把沙子提炼出高纯度的硅来，沙子的主要成分就是硅，提纯出来的硅，纯度极高，几乎就是百分之百的纯度，提纯出来的形状是一台圆柱体，就是一台硅棒，硅棒的直径有粗有细，技术高的厂家做的粗，技术低的厂家做的细，传统习惯上是用英寸来表示的（就像过去电视机机多少寸一样），过去有6吋，8吋，目前是12吋，18吋，对应米制单位就是150mm，300mm以及450mm；然后用机器吧硅棒切割成薄片，就叫硅片，再打磨抛光精制，就叫晶圆；3；晶体管都是半导体做成的，有几种材料都可以（适合的），硅就是半导体，把他做为最大的基础材料，在精制的晶圆上叠加各种半导体材料和导线，就能做成很多晶体管，做10个20个好说，做几千万个如何办呢，太大了也摆不开呀，那就做的很小才行，晶圆的面积是固定的，要想做的更多，就得做的更小，于是人们就想了个办法，在晶圆上雕刻纹路和坑点，然后把别的材料填进去，刻的越细，摆放的越多。当细到一定程度，就很难做了，于是人们就变了个方法，在晶圆上图上一层胶，然后用激光照射，激光能做到很精细，细到你无法想象的地步，那就是90纳米，28纳米，14纳米，10纳米，7纳米，5纳米，通过一遍烧刻 再一遍清洗，再添加离子（实际上很复杂，恒精密），就这样来来回回一遍一遍的烧刻，清洗，添加，经过数百遍的处理，就变成了很多层，密密麻麻叠加起来的晶体管堆体，这个过程非常精细，一点也不能出错，这些全都是机器全自动完成的，人们会根据芯片的要求，尽量做得越小越好，有的小到几平方毫米，也有的几平方厘米，这样就能在一台直径45厘米的晶圆上做很多个芯片，只要按照一台小芯片的标准，复制满全部晶圆就行了，就好比我们在一张纸上，打印几百个上千个同一台字一样，一台晶圆一次性就能做出成百上千个芯片。4：第四步，就是把这些连在一起的小芯片沿着早预留下的缝隙切割成单个的芯片，这就成了一台小芯片的雏形，再送去封装厂，用一些方法密封起来，保护好芯片，免得损坏，5；最后一步，就是测试，按照最初的设计要求，测试各种性能，达到标准的就是合格的，叫良品，差一点的能降级使用的，降级别的用途，或者低档机使用，不能使用的就只能报废，不管多么高技术的厂家，都做不到百分百的合格，因为里面的元器件太多了，有的上亿个，举个例子吧，如果把一台晶体管看做一粒小米，那么这个芯片就有足球场那么大，要把足球场缩小到2×2厘米的面积，那么这颗小米得多小呢，大脑是想不出来有多小的，只能想象成他存在，而且还能工作，实际上就是小到想不出来，还真实存在，而且还很稳定的工作。要做到这种程度，难度可想而知，有不合格的报废，再正常不过了，合格的多少就叫良品率，因为不管合格不合格，成本都一样，所以，良品率越高厂家技术越高，效益越高。6；最后总结，一台小芯片，之所以能集成几千万个晶体管，就是在一台硅片上，刻线，打坑，添加材料（各种），一遍一遍的来回处理，就好比我们接电灯和开关一样，密密麻麻的来回接很多，变小后人不能接了，就用机器接，机器不能接了，就用激光接，激光不能接了，就用离子束接，再直观一些，就是在一张纸上印一遍黑字，再印一遍红字，黄字，绿字，篮字，…印一百种颜色的字在一张纸上，这些字还不能互相打架，该连通的连通，该绝缘的绝缘，字够小，遍数够多，就有了上亿个字在一张纸上，就是这个道理。才是学浅，解释不明白，还请见谅，老实讲，这也真用不着谁去懂，花钱买过来用就行了，芯片是人类历史上除了人体本身，最精密的物件了。最后还有一台疑问，目前都炒作5纳米和3纳米的制造技术，有科学论据证明，原子之间距离低于3纳米有限，把晶体管做到3纳米级别，稍有偏差就会导致电子击穿，造成短路，真想不出3纳米是如何设计出来的，也许理论上可行，但实际操作不能实现，几年以后拭目以待吧，够难的，若真实现，目前芯片又能缩小一倍，或者扩容3倍。
aliyer 开发者_JS百科 2022-04-30 17:12 有了芯片才让电子产品插上翅膀，芯片于电子产品等同于发动机于汽车。制造一台芯片的难度不亚于建设一座城市。显微镜下的芯片世界可谓是星罗棋布，无数细节让人惊叹不已。一块指甲盖大小的芯片，居然包含了上亿根晶体管和导线。那么，如此精密的设备是如何被生产出来的呢？图3到图6可以帮你大致理解流程。
霹雳小娇羞 2022-04-30 17:16 如果评选近100年来最伟大的科技发明，芯片恐怕算得上其中之一。CPU芯片的生产，可以形容为沙子的涅槃过程。简单来说，芯片在电子设备中的作用就相当于汽车的发动机。芯片的制作，跟在一片指甲盖大小的位置上盖一座城市一样复杂。那么这座指甲盖大小的面积上会有多少条街道呢？答案是，有数公里长的导线和上亿跟集体管。再形象一点，就相当于在一根头发的横截面积上印上一本红楼梦加一本西游记的字，还要保证能看得清，可想而知，这其中的技术难度有多大。芯片的制造过程一、制作硅晶圆第一步进行硅提纯，简单来说就是在沙子中加入碳，沙子成分是二氧化硅，在高温作用下，制备出纯度99.9%的硅。接着进行硅开发者_StackOverflow中文版单质的熔炼，从熔融的硅单质里面拉出铅笔状的硅晶柱，也就是硅锭。钻石刀将硅晶柱切成圆片。再抛光打磨，得到硅晶圆。硅晶圆就是芯片的地基。二、硅晶圆上刻电路图这一步类似于胶片感光，在硅片上有电路图掩膜，紫外线透过掩膜照射到光刻胶上，光刻过程中曝光在紫外线下光刻胶被溶解掉，清除后硅片上的图案就跟掩膜上的一致。通过化学物质腐蚀，形成需要的电路图凹槽，这个过程，相当于制作地基的走向。三、施工链接晶体管和导电结构把电路图光刻出来之后，就需要搭建芯片的框架了，先把硼和磷注入到已经有电路图凹槽的硅片中，接着填充铜并链接晶体管，也就是在里面形成骨架，填充完一层的骨架结构后，再涂一层胶，再做一层结果，一层一层垒起来，就像有几十层高的高架桥一样。四、封装测试将已经链接好晶体管和导体，精细切割，切割完成之后进行封装安装，封装结构中最下层是衬底基片，中层是已经切割好的硅晶片电路，最后加盖一层散热片，封装完成，测试合格之后，就能包装出厂售卖了。到这里，一块芯片就算是制作完成。说起芯片，不得不提的就是，咱们国家被外国掣肘的芯片制造，芯片制造离不开光刻机，光刻机制造为啥这么难呢？主要是因为光刻机几乎集合了当今整个欧美日韩的顶尖科技。用的是目前世界上最顶级的工程技术，材料科技，并且很多原件，多个国家限制出口我国。那么，如果没有光刻机，我们还能不能从其他地方突围呢？答案是有的，石墨烯。在2012年，美国电气和电子工程协会提出未来半导体工业可能从硅时代进入到碳时代。石墨烯很有可能在未来替代硅基材料。到了2014年，全球芯片剧透IBM就推出世界首个多级石墨烯接收器，传输速度时硅基芯片的数千倍。随后，三星、LG等公司也在该领域加大投入。2017年，央视新闻中提到，石墨烯有望替代硅，成为下一代芯片的主要材料。我国在石墨烯芯片制造业有望实现弯道超车。为啥石墨烯要比硅制造的芯片传输速度快呢？用硅制造的芯片，结构是单层的，它们之间靠线来链接。这样的芯片在传输数据流大、距离远的数据时，往往会耗费较多的资源，而且时常发生堵塞。石墨烯则与之不同，它是六角型的、呈蜂巢晶格式的平面薄膜，传导性极佳。因此能够做到快速传输数据，提升芯片速率。另外，硅基芯片在使用时会发热，芯片厂商为了控制发热问题，对芯片采取降频措施，这样一来，芯片的性能就会受到抑制，多数PC的主频只是在3-4GHZ。而石墨烯则不同，导热性良好，理论上芯片主频可以达到300GHZ。如此巨大的性能差距。多数高新技术产业已经开始进行大力投入。华为已经在英国进行了石墨烯的投资，而我国发改委、工信部、科技部三部委也出台了强有力政策，大力促进我国石墨烯产业的发展。相信在未来，我们伟大的祖国能够建立起石墨烯革命的技术壁垒，相信到那个时候，第四次工业革命的多数红利可就是朝咱大中华倾斜了。
牙医的一家子 2022-04-30 17:04 开发者_如何转开发
感谢您的阅读！我们为啥那么在意光刻机呢？为啥因为没有ASML的光刻机，而备受“煎熬”呢？这里就涉及到芯片一台重要的内容——光刻。当然，我们知道的光刻机，实际上也被称为模对准曝光机，曝光系统！意思是通过光刻机，再利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜。所以，除了这种造价昂贵的光刻机之外，一块芯片，想要真正的实现上千万个晶体管都安装在芯片上，它一定是需要多种程序共同协作的。通过硅原料——通过熔炼，并且经过拉晶，形成硅晶柱——并且形成硅锭以后，用钻石刀将它横切成圆片，形成硅晶圆。我们在这块圆形片中，涂上光刻胶，然而在通过紫外线透过掩膜，刻出预先设计的电路图案——再经过蚀刻，将主要是化学物质溶解掉不需要的部分。其实，光刻，蚀刻的过程就是晶体管注入的过程，特别是蚀刻以后，离子注入，最后切割，封装等等动作。实际上，我们能够看到芯片制作的难度，人类在一台一台的克服，可是你也发现了一些问题，比如说我们目前缺乏的光刻机，一直在被国外垄断，因为一些外部因素，导致我们在芯片工艺中还处于劣势，比如即使目前的上海微电子，也不过是90nm的光刻机，这种劣势如果不能过够打破，终究或是被外国技术钳制。这是我们未来很难，且必须打破的禁锢，芯片制作困难，而打破这种禁锢更困难。
聪stan 2022-04-30 17:09 芯片（集成电路）真是伟大的发明芯片其实是半导体元器件的统称，成千上万个晶体管集成地一起，我们称之为集成电路，我们平常见到的大大小小的专用IC，单片机，CPU等其实就是集成电路。集成电路有薄膜（thin-film）集成电路和厚膜（thick-film）集成电路。薄膜（thin-film）集成电路是把电路制造在半导体芯片的表面上；厚膜（thick-film）集成电路是独立的半导体体设备和被动的组件，是集成到衬底或线路板的小型化电路芯片上的晶体管我想应该是“刻”上去的我们经常看到“我国制造不出高精密的光刻机”，“我们的芯片制造受制于人”，“新先进的A开发者_开发百科SML光刻机数亿美元一台，有钱也买不到”这样的新闻。所以我猜测芯片上成千上万的晶体管是“刻”上去的。设计、生产高端的芯片的确是非常的困难。芯片的生产是非常复杂的，网上找到一台放大再放大后的NAND Gate(与非门)，大概就是下图的样子。芯片的设计、生产虽然是相当复杂，但我们国家的发展和进步也是不可阻挡的。虽然目前在芯片设计、制造上是远远落后，但我认为用不了多久，我们一定会赶上来的。欢迎关注@电子产品设计方案，一起享受分享与学习的乐趣！关注我，成为朋友，一起交流一起学习记得点赞和评论哦！非常感谢!
360U1488781325 2022-04-30 17:09 开发者_开发问答 技术理论学术性的介绍芯片上集成千万个晶体管，有点深奥，文化水平高的很容易看得懂，但对部分不接触这些理论的人很难看得懂，因为很多人并不知道光刻机，蚀刻机，离子胶，等等很多环节是指什么概念，下面我换个方式，民间生活化的来解释这个问题；1；芯片是电子计算机的心脏，就比如电脑，电视机机，手机，照相机，录像机，空调，全自动洗衣机，电冰箱，电子琴，儿童玩具，电动车，汽车，还有家里的电视盒子，路由器，都离不开芯片，用途不一样，功能也不一样，大小也不一样，要求的精度也不一样。就是我们经常看到的那个小黑方块，密密麻麻一圈金属脚的那个东西；2；这个东西是如何制造出来的呢，第一部就是先做硅片。如何做硅片呢，就是用我们身边取之不尽用之不竭的沙子做的，把沙子提纯精选，融化生化，晶体生长，慢慢就把沙子提炼出高纯度的硅来，沙子的主要成分就是硅，提纯出来的硅，纯度极高，几乎就是百分之百的纯度，提纯出来的形状是一台圆柱体，就是一台硅棒，硅棒的直径有粗有细，技术高的厂家做的粗，技术低的厂家做的细，传统习惯上是用英寸来表示的（就像过去电视机机多少寸一样），过去有6吋，8吋，目前是12吋，18吋，对应米制单位就是150mm，300mm以及450mm；然后用机器吧硅棒切割成薄片，就叫硅片，再打磨抛光精制，就叫晶圆；3；晶体管都是半导体做成的，有几种材料都可以（适合的），硅就是半导体，把他做为最大的基础材料，在精制的晶圆上叠加各种半导体材料和导线，就能做成很多晶体管，做10个20个好说，做几千万个如何办呢，太大了也摆不开呀，那就做的很小才行，晶圆的面积是固定的，要想做的更多，就得做的更小，于是人们就想了个办法，在晶圆上雕刻纹路和坑点，然后把别的材料填进去，刻的越细，摆放的越多。当细到一定程度，就很难做了，于是人们就变了个方法，在晶圆上图上一层胶，然后用激光照射，激光能做到很精细，细到你无法想象的地步，那就是90纳米，28纳米，14纳米，10纳米，7纳米，5纳米，通过一遍烧刻 再一遍清洗，再添加离子（实际上很复杂，恒精密），就这样来来回回一遍一遍的烧刻，清洗，添加，经过数百遍的处理，就变成了很多层，密密麻麻叠加起来的晶体管堆体，这个过程非常精细，一点也不能出错，这些全都是机器全自动完成的，人们会根据芯片的要求，尽量做得越小越好，有的小到几平方毫米，也有的几平方厘米，这样就能在一台直径45厘米的晶圆上做很多个芯片，只要按照一台小芯片的标准，复制满全部晶圆就行了，就好比我们在一张纸上，打印几百个上千个同一台字一样，一台晶圆一次性就能做出成百上千个芯片。4：第四步，就是把这些连在一起的小芯片沿着早预留下的缝隙切割成单个的芯片，这就成了一台小芯片的雏形，再送去封装厂，用一些方法密封起来，保护好芯片，免得损坏，5；最后一步，就是测试，按照最初的设计要求，测试各种性能，达到标准的就是合格的，叫良品，差一点的能降级使用的，降级别的用途，或者低档机使用，不能使用的就只能报废，不管多么高技术的厂家，都做不到百分百的合格，因为里面的元器件太多了，有的上亿个，举个例子吧，如果把一台晶体管看做一粒小米，那么这个芯片就有足球场那么大，要把足球场缩小到2×2厘米的面积，那么这颗小米得多小呢，大脑是想不出来有多小的，只能想象成他存在，而且还能工作，实际上就是小到想不出来，还真实存在，而且还很稳定的工作。要做到这种程度，难度可想而知，有不合格的报废，再正常不过了，合格的多少就叫良品率，因为不管合格不合格，成本都一样，所以，良品率越高厂家技术越高，效益越高。6；最后总结，一台小芯片，之所以能集成几千万个晶体管，就是在一台硅片上，刻线，打坑，添加材料（各种），一遍一遍的来回处理，就好比我们接电灯和开关一样，密密麻麻的来回接很多，变小后人不能接了，就用机器接，机器不能接了，就用激光接，激光不能接了，就用离子束接，再直观一些，就是在一张纸上印一遍黑字，再印一遍红字，黄字，绿字，篮字，…印一百种颜色的字在一张纸上，这些字还不能互相打架，该连通的连通，该绝缘的绝缘，字够小，遍数够多，就有了上亿个字在一张纸上，就是这个道理。才是学浅，解释不明白，还请见谅，老实讲，这也真用不着谁去懂，花钱买过来用就行了，芯片是人类历史上除了人体本身，最精密的物件了。最后还有一台疑问，目前都炒作5纳米和3纳米的制造技术，有科学论据证明，原子之间距离低于3纳米有限，把晶体管做到3纳米级别，稍有偏差就会导致电子击穿，造成短路，真想不出3纳米是如何设计出来的，也许理论上可行，但实际操作不能实现，几年以后拭目以待吧，够难的，若真实现，目前芯片又能缩小一倍，或者扩容3倍。
aliyer 开发者_JS百科 2022-04-30 17:12 有了芯片才让电子产品插上翅膀，芯片于电子产品等同于发动机于汽车。制造一台芯片的难度不亚于建设一座城市。显微镜下的芯片世界可谓是星罗棋布，无数细节让人惊叹不已。一块指甲盖大小的芯片，居然包含了上亿根晶体管和导线。那么，如此精密的设备是如何被生产出来的呢？图3到图6可以帮你大致理解流程。
霹雳小娇羞 2022-04-30 17:16 如果评选近100年来最伟大的科技发明，芯片恐怕算得上其中之一。CPU芯片的生产，可以形容为沙子的涅槃过程。简单来说，芯片在电子设备中的作用就相当于汽车的发动机。芯片的制作，跟在一片指甲盖大小的位置上盖一座城市一样复杂。那么这座指甲盖大小的面积上会有多少条街道呢？答案是，有数公里长的导线和上亿跟集体管。再形象一点，就相当于在一根头发的横截面积上印上一本红楼梦加一本西游记的字，还要保证能看得清，可想而知，这其中的技术难度有多大。芯片的制造过程一、制作硅晶圆第一步进行硅提纯，简单来说就是在沙子中加入碳，沙子成分是二氧化硅，在高温作用下，制备出纯度99.9%的硅。接着进行硅开发者_StackOverflow中文版单质的熔炼，从熔融的硅单质里面拉出铅笔状的硅晶柱，也就是硅锭。钻石刀将硅晶柱切成圆片。再抛光打磨，得到硅晶圆。硅晶圆就是芯片的地基。二、硅晶圆上刻电路图这一步类似于胶片感光，在硅片上有电路图掩膜，紫外线透过掩膜照射到光刻胶上，光刻过程中曝光在紫外线下光刻胶被溶解掉，清除后硅片上的图案就跟掩膜上的一致。通过化学物质腐蚀，形成需要的电路图凹槽，这个过程，相当于制作地基的走向。三、施工链接晶体管和导电结构把电路图光刻出来之后，就需要搭建芯片的框架了，先把硼和磷注入到已经有电路图凹槽的硅片中，接着填充铜并链接晶体管，也就是在里面形成骨架，填充完一层的骨架结构后，再涂一层胶，再做一层结果，一层一层垒起来，就像有几十层高的高架桥一样。四、封装测试将已经链接好晶体管和导体，精细切割，切割完成之后进行封装安装，封装结构中最下层是衬底基片，中层是已经切割好的硅晶片电路，最后加盖一层散热片，封装完成，测试合格之后，就能包装出厂售卖了。到这里，一块芯片就算是制作完成。说起芯片，不得不提的就是，咱们国家被外国掣肘的芯片制造，芯片制造离不开光刻机，光刻机制造为啥这么难呢？主要是因为光刻机几乎集合了当今整个欧美日韩的顶尖科技。用的是目前世界上最顶级的工程技术，材料科技，并且很多原件，多个国家限制出口我国。那么，如果没有光刻机，我们还能不能从其他地方突围呢？答案是有的，石墨烯。在2012年，美国电气和电子工程协会提出未来半导体工业可能从硅时代进入到碳时代。石墨烯很有可能在未来替代硅基材料。到了2014年，全球芯片剧透IBM就推出世界首个多级石墨烯接收器，传输速度时硅基芯片的数千倍。随后，三星、LG等公司也在该领域加大投入。2017年，央视新闻中提到，石墨烯有望替代硅，成为下一代芯片的主要材料。我国在石墨烯芯片制造业有望实现弯道超车。为啥石墨烯要比硅制造的芯片传输速度快呢？用硅制造的芯片，结构是单层的，它们之间靠线来链接。这样的芯片在传输数据流大、距离远的数据时，往往会耗费较多的资源，而且时常发生堵塞。石墨烯则与之不同，它是六角型的、呈蜂巢晶格式的平面薄膜，传导性极佳。因此能够做到快速传输数据，提升芯片速率。另外，硅基芯片在使用时会发热，芯片厂商为了控制发热问题，对芯片采取降频措施，这样一来，芯片的性能就会受到抑制，多数PC的主频只是在3-4GHZ。而石墨烯则不同，导热性良好，理论上芯片主频可以达到300GHZ。如此巨大的性能差距。多数高新技术产业已经开始进行大力投入。华为已经在英国进行了石墨烯的投资，而我国发改委、工信部、科技部三部委也出台了强有力政策，大力促进我国石墨烯产业的发展。相信在未来，我们伟大的祖国能够建立起石墨烯革命的技术壁垒，相信到那个时候，第四次工业革命的多数红利可就是朝咱大中华倾斜了。
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