英飞凌|将一群顶尖人才丢进荒岛,你觉得能打造出电脑芯片吗?

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一个看似简单的产物 , 背后有着很复杂的逻辑 , 电脑芯片背后是什么!生产流程是什么 , 需要怎样的材料 , 需要怎样的机器 , 同时需要怎样的技术来完成!

的确是人类诞生了科技 , 但是这么多年科技行业的发展(很多行业都是这样的)都是通过协同来完成的 , 而且还有企业与企业之间的协同 , 还有地区与地区的协同 , 甚至有些产品还需要跨国恋才能完成生产!那么我们来简单了解下芯片是怎么被生产出来的吧!

生产流程编辑要了解CPU的生产工艺 , 我们需要先知道CPU是怎么被制造出来的 。


(1) 硅提纯生产CPU等芯片的材料是半导体 , 现阶段主要的材料是硅Si , 这是一种非金属元素 , 是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一 。 在硅提纯的过程中 , 原材料硅将被熔化 , 并放进一个巨大的石英熔炉里 。 这时向熔炉里放入一颗晶种 , 以便硅晶体围着这颗晶种生长 , 直到形成一个几近完美的单晶硅 。 以往的硅锭的直径大都是300毫米 , 而CPU厂商正在增加300毫米晶圆的生产 。

总结第一步:要有半导体材料硅晶体 , 接着还需要熔炉提炼 , 打造成为单晶硅!

(2)切割晶圆硅锭造出来了 , 并被整型成一个完美的圆柱体 , 接下来将被切割成片状 , 称为晶圆 。 晶圆才被真正用于CPU的制造 。 所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片 , 并将其划分成多个细小的区域 , 每个区域都将成为一个CPU的内核(Die) 。 一般来说 , 晶圆切得越薄 , 相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多 。

总结:需要专业的起个设备来打造片状 , 划分为小的区域 , 形成CPU内核的材料!

(3)影印(Photolithography)在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(Photoresist)物质 , 紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片 , 被紫外线照射的地方光阻物质溶解 。 而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰 , 必须制作遮罩来遮蔽这些区域 。 这是个相当复杂的过程 , 每一个遮罩的复杂程度得用10GB数据来描述 。

总结:需要涂抹光阻物质 , 需要打造复杂电路 , 还要形成遮罩!

(4)蚀刻(Etching)这是CPU生产过程中重要操作 , 也是CPU工业中的重头技术 。 蚀刻技术把对光的应用推向了极限 。 蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头 。 短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上 , 使之曝光 。 接下来停止光照并移除遮罩 , 使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜 , 以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅 。 然后 , 曝光的硅将被原子轰击 , 使得暴露的硅基片局部掺杂 , 从而改变这些区域的导电状态 , 以制造出N井或P井 , 结合上面制造的基片 , CPU的门电路就完成了 。

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