點(diǎn)沙成芯，一粒沙里整個世界

給你一堆沙子，能做什么？

建一棟房子？攤一張玻璃？

或者……造一枚芯片？

芯片是當(dāng)今所有電子產(chǎn)品的核心，

它的精密程度決定著我們生活的智能走向。

從小小沙礫到炙手可熱的科技心臟，

是什么魔法能夠“點(diǎn)沙成芯”？

事實(shí)上，沙子并非出生即點(diǎn)亮科技樹，

想要成為精密的芯片，

還要從硅（Si）這種元素說起……

單純的硅并不導(dǎo)電,

用特殊的物理或化學(xué)方法處理后,

就能改變它的電導(dǎo)率，

讓硅能在電壓作用下極微弱地導(dǎo)電。

還有其他材料也能用類似的方法改變電導(dǎo)率，

我們把它們統(tǒng)稱為半導(dǎo)體材料。

利用半導(dǎo)體材料的特性，

可以制造出極其微小的晶體管，

從而構(gòu)建出容納了百億晶體管的芯片。

制造芯片和造房子十分類似，

高樓平地起，地基是關(guān)鍵。

芯片的“地基”就是晶圓片，

讓我們跟隨小新和小白，

第一關(guān)：沙子提純

高純度的硅砂進(jìn)入工廠，

經(jīng)歷一番高溫還原反應(yīng)和化學(xué)提純反應(yīng)后，

第二關(guān)：拉伸變形

多晶硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，

為了讓它變得適合制造晶圓，

把多晶硅加熱至熔融狀態(tài)，

將其變成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的單晶硅棒。

單晶硅棒被修整打磨后，

切成“厚厚的薄片”（0.5mm-1.5mm），

經(jīng)過研磨、清洗、拋光等處理，

一塊塊锃亮如鏡的晶圓片就被做出來啦。

接下來，晶圓片被密封包裝，

送進(jìn)無塵超潔凈車間。

經(jīng)過烘焙成膜后，

光刻膠被均勻噴淋到了晶圓表面，

形成保護(hù)層。

光刻膠碰到紫外線會發(fā)生變質(zhì)，

我們用紫外線透過掩膜版照射晶圓片，

由于掩膜版上圖形的遮擋部分不會被照射，

電路圖案就會被轉(zhuǎn)錄到晶圓片上。

第六關(guān)：精密加工

此時需要在晶圓表面上沉積銅層來布線。

再次經(jīng)歷削磨、光刻、刻蝕等操作，

沉積下一層銅層，

來回往復(fù)，將晶體管連接起來，

形成極其復(fù)雜的多層連接電路網(wǎng)絡(luò)。

Final：芯片封裝

芯片加工的最后一關(guān)，

需要將整個晶圓切割成一個個集成電路裸片，

經(jīng)過電路測試之后，

將裸片與底板、散熱片等部件進(jìn)行組裝，

至此，一枚完整的芯片就誕生啦！

每一枚高質(zhì)量的芯片都要經(jīng)歷重重考驗(yàn)，

打通“等級測試”這道“隱藏關(guān)卡”，

就能夠順利上工了。

無論是設(shè)計(jì)還是制造，

都已經(jīng)是高度自動化的過程。

從芯片的規(guī)格書開始，

芯片設(shè)計(jì)過程就在不停的

和各種EDA工具打交道，

即便是芯片制造的過程，

也離不開EDA的支持。

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