【机器人|指甲盖大小苹果A14处理器塞入了150亿颗晶体管】
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苹果的A14芯片在85平方毫米的面积内塞入了125亿~150亿颗晶体管 ， 这就意味着每平方毫米的晶体管密度可望达到1.76亿 。 如果等比例放大 ， 可比北、上、广、深任何一座城市的规模复杂得多得多 。 不要试图用传统的办法一颗一颗的焊接这些相当于头发丝直径10万分之一大小的晶体管 ， 因为根本不可能 ， 用镊子夹一颗晶体管跟夹空气没有任何区别 ， 更别说用烙铁将晶体管准确的焊接在已纳米计算的位置上 。
目前普通人手工能操作的最小尺度应该是在一粒宽约1毫米、长约3毫米的米上刻字 。 当然借助超高精度的机床操作 ， 精度可以达到0.01~0.001微米 ， 这种极限精度对于操纵一颗晶体管还远远不够 。
晶体管其实并不是焊上去的 ， 而是通过光刻出来的 ， 没错就是用光来做刻刀 ， 原理就像我们在沙滩上晒太阳 ， 暴晒一段时间后 ， 阳光能照射到的皮肤呈现深色 ， 而经过遮挡的皮肤阳光无法照射呈现浅色 ， 这样一幅具象的图案就显现出来了 。 首先需要一块纯度99.999999999999%（小数点后面12个9）的高纯度晶圆做地基 。 这样晶体管和铜导线才能夯实得各归其位 。
光源是直接决定单位面积内能容纳多少晶体管的决定性因素之一 。 芯片想要做得越小、在单位面积内容纳更多的晶体管 ， 使用更短波长的光源是最直接的手段 。 ASML的极紫外光刻机（EUV）是以10~14纳米的极紫外光作为光源 。 设计好的芯片图纸会被制作成一层一层的光罩 ， 一般一块芯片是由几十层电路组成 ， 而每一层电路都需要一个光罩 。
万事俱备只欠东风 ， 晶圆加热表面形成氧化膜后 ， 让光透过光罩射到涂了光刻胶的晶圆上 。 被光罩上的电路图挡住光的部分留下 ， 而被光照到的光刻胶遇光就会起反应 ， 容易会被化学腐蚀反应分解出去 ， 或者用等离子体轰击晶圆表面的方式去除没有被光覆盖的位置 ， 一层电路就这样刻在晶圆上了 。
不需要的光刻胶除去之后 ， 在露出的晶片内注入使晶体管能高效工作的杂质物质 ， 从而制作出半导体元器件 。 注入后的半导体放在一定温度下进行加热就可以恢复晶体的结构 ， 消除缺陷从而激活半导体材料的电学性能 。 重复以上的步骤就可以形成多层电子回路 。 多层电子回路之间是通过气相沉积、电镀的方式形成绝缘层和金属连线 ， 而电镀用于生长铜连线金属层 。
已经制作好的晶圆在经过化学腐蚀、机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛 ， 实现表面平坦化 。 然后再进行切片、封装、检测就做成了一块完整的芯片 。 芯片制造的原理看似简单 ， 但每一步都属于挑战极限 ， 从沙子转变成可以制作芯片99.999999999999%的高纯度晶圆 ， 难度可想而知 ， 就连如今使用的极紫外光光源都是费了九牛二虎之力才有所突破 ， 而光刻胶就有几千种 。 这些都还不是极限难度 ， 极限难度在于如何将电路一层一层的刻画到晶圆上 ， 同时又保持晶体管和电路的泾渭分明 ， 在纳米尺度上保持多层光刻电路对齐 。
在整个世界范围内能组装光刻机的凤毛麟角 ， AMSL更是垄断了高端光刻机市场 ， 至今无人能望其项背 。 其中能造5nm以下工艺的极紫外光刻机EUV重达180吨 ， 拥有超过10万个零部件 ， 90%的关键设备来自外国而非荷兰本国 ， ASML作为整机公司 ， 实质上只负责光刻机设计与集成各模块 ， 需要全而精的上游产业链作坚实支撑 。 通俗一些讲：就算给你EUV完整的图纸和配件 ， 也很难调试出光刻芯片的精度 。
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