沙子做的CPU憑什么賣(mài)那么貴？

　　一般來(lái)說(shuō)，我們對(duì)IC芯片的了解僅限于它概念，但是對(duì)于已經(jīng)應(yīng)用到各式各樣的數(shù)碼產(chǎn)品中IC芯片是怎么來(lái)的？大家可能只知道制作IC芯片的硅來(lái)源于沙子，但是為什么沙子做的CPU卻賣(mài)那么貴？下面將會(huì)以常見(jiàn)的Intel、AMD CPU作為例子，講述沙子到CPU簡(jiǎn)要的生產(chǎn)工序流程，希望大家對(duì)CPU制作的過(guò)程有一個(gè)大體認(rèn)識(shí)，解開(kāi)CPU憑什么賣(mài)那么貴之謎！

　　硅圓片的制作

　　1.硅的重要來(lái)源：沙子

　　作為半導(dǎo)體材料，使用得最多的就是硅元素，其在地球表面的元素中儲(chǔ)量?jī)H次于氧，含硅量在27.72%，其主要表現(xiàn)形式就是沙子（主要成分為二氧化硅），沙子里面就含有相當(dāng)量的硅。因此硅作為IC制作的原材料最合適不過(guò)，想想看地球上有幾個(gè)浩瀚無(wú)垠的沙漠，來(lái)源既便宜又方便。

　　2.硅熔煉、提純

　　不過(guò)實(shí)際在IC產(chǎn)業(yè)中使用的硅純度要求必須高達(dá)99.999999999%。目前主要通過(guò)將二氧化硅與焦煤在1600-1800℃中，將二氧化硅還原成純度為98%的冶金級(jí)單質(zhì)硅，緊接著使用氯化氫提純出99.99%的多晶硅。雖然此時(shí)的硅純度已經(jīng)很高，但是其內(nèi)部混亂的晶體結(jié)構(gòu)并不適合半導(dǎo)體的制作，還需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提純、形成固定一致形態(tài)的單晶硅。

　　3.制備單晶硅錠

　　單晶的意思是指原子在三維空間中呈現(xiàn)規(guī)則有序的排列結(jié)構(gòu)，而單晶硅擁有“金剛石結(jié)構(gòu)”，每個(gè)晶胞含有8個(gè)原子，其晶體結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。

　　單晶硅的“金剛石”結(jié)構(gòu)

　　通常單晶硅錠都是采用直拉法制備，在仍是液體狀態(tài)的硅中加入一個(gè)籽晶，提供晶體生長(zhǎng)的中心，通過(guò)適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?，就開(kāi)始慢慢將晶體向上提升并且逐漸增大拉速，上升同時(shí)以一定速度繞提升軸旋轉(zhuǎn)，以便將硅錠控制在所需直徑內(nèi)。結(jié)束時(shí)，只要提升單晶硅爐溫度，硅錠就會(huì)自動(dòng)形成一個(gè)錐形尾部，制備就完成了，一次性產(chǎn)出的IC芯片更多。

　　制備好的單晶硅錠直徑約在300mm左右，重約100kg。而目前全球范圍內(nèi)都在生產(chǎn)直徑12寸的硅圓片，硅圓片尺寸越大，效益越高。