小小芯片上的上千萬個(gè)晶體管是怎么裝上去怎么工作的？人類真牛��？

最早的計(jì)算機(jī)和CPU確實(shí)是一個(gè)個(gè)晶體管電線連接而成。據(jù)相關(guān)資料表明，最早的計(jì)算機(jī)體積非常大，用了18000個(gè)電子管，占地150平方米，重達(dá)30噸，耗電功率約150千瓦，每秒鐘可進(jìn)行5000次運(yùn)算。雖然運(yùn)算能力對于現(xiàn)代來講不咋樣，但是在那個(gè)年代是非常牛了，現(xiàn)在普通家庭的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力每秒可達(dá)到1萬億次以上。

現(xiàn)在我們所用的芯片上面，成千上萬個(gè)晶體管并不是一個(gè)一個(gè)裝上去的，那么小的零件，沒辦法一個(gè)個(gè)裝上去。至少目前的工藝水平是達(dá)不到的，即使能達(dá)到這樣的精度，做出來的不良品也高的驚人。試想一下，一個(gè)CPU上面有上億個(gè)零件，只要有一個(gè)零件品質(zhì)或者裝配有問題就會(huì)不合格。

那它到底是怎么做出了的呢？其實(shí)它是通過光刻、顯影、腐蝕等步驟一步一步制造出來的。我也沒在CPU公式上過班，不過在柔性電路板公司工作過一段時(shí)間，大概給大家介紹一下吧。如果有不準(zhǔn)確的地方，歡迎大家指正。

準(zhǔn)備工作

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。為了得到純凈的硅，把沙子通過提純?nèi)コ�沙子中的鈣、鎂等雜質(zhì)。再通過碳脫氧還原得到純凈的硅，最好再經(jīng)過凈化就得到了單晶硅棒。單晶硅棒呈圓柱狀，硅純度非常高，99.999%以上。

第一階段（晶體管制造）

切片：把單晶硅棒切成薄片，單晶薄片一般直徑為200mm，厚0.5-1.5mm。

拋光：把單晶硅片拋光，據(jù)說單晶硅片表面平整度在0.2納米以上，比我們平常用的鏡子還要亮100倍。這就是我們常說的晶圓。晶圓是CPU處理器的基礎(chǔ)，一個(gè)晶圓上可以做成千上百個(gè)處理器。

沉淀：通過沉淀方法在單晶硅片上沉淀一層二氧化硅，再沉淀一層氮化硅。

滴膠：滴上光刻膠，利用旋涂技術(shù)把光刻膠均勻涂抹在晶圓的表面，讓晶圓表面形成一層光刻膠薄膜。光刻膠主要是用來保護(hù)表面不被顯影液溶解，但是它被曝光（紫外線照射）過后就會(huì)變成容易溶解。

光刻：利用掩膜、透鏡把掩模上事先設(shè)計(jì)好的電路投射到晶圓上。掩模是由透明和不透明的模板制作而成，當(dāng)紫外光線透過掩模照射，再通過透鏡把電路圖縮小，投射到晶圓上。這個(gè)原理就像投影儀，投影是把字放大，這個(gè)是把電路圖縮小。

顯影

把光刻的晶圓放入顯影液中，這樣被紫外線照射過的光刻膠就會(huì)被腐蝕沖洗掉，沒有被紫外線照射的地方就保留了下來，這個(gè)有點(diǎn)像沖洗膠卷。

腐蝕

再把顯影液洗掉，放入腐蝕液中，這樣沒有被光刻膠保護(hù)的氧化硅和氮化硅部分就腐蝕掉了。

沖洗以后，放入另外一種腐蝕液中，沒有被光刻膠保護(hù)的硅繼續(xù)被腐蝕掉一層。

然后填入一層二氧化硅作為絕緣層

再利用碾磨和腐蝕工藝讓硅露出來

接下來就是離子注入工藝了

離子注入

用同樣的方法，在圓晶上涂上光刻膠，再利用光刻、顯影技術(shù)，把需要離子注入的部分空出來，其他部分通過光刻膠保護(hù)。通過離子束注入到裸露的硅基底上（上圖灰色部分），從而改變硅表面的極性。

再重復(fù)上述步驟幾次，作制出柵極絕緣介質(zhì)、源極與漏極，這樣晶體管就做成啦。接下來就是第二階段。

第二階段（連接各元器件）

同樣用滴膠、光刻、顯影、腐蝕等方法在二氧化硅上開出槽，然后用金屬鎢或銅填充作為各晶體管之間的電線。根據(jù)工藝不同，晶體管和連接線簡單的有幾層，復(fù)雜的甚至達(dá)到幾十層。也就是說還要重復(fù)上述步驟幾十次，整個(gè)過程甚至達(dá)到幾百個(gè)步驟。

到此為止，芯片基本上就完成了。

接下來就是把晶圓上一個(gè)個(gè)芯片分割開來，每一小塊就是CPU的內(nèi)核。然后放入CPU基板上，利用引線把芯片與封裝引腳連接。再加入蓋子封起來，防止外界灰塵和水汽污染。

第三階段（檢測）

成品作制完成以后，最后經(jīng)過各道工序檢測。達(dá)不到要求的被丟棄，達(dá)到要求以后就可以裝箱出貨了。

現(xiàn)在你應(yīng)該明白，為什么做CPU的主要材料就是沙子，但是沙子那么便宜，而芯片卻那么貴？

以上就是我的原創(chuàng)回答，如果發(fā)現(xiàn)抄襲我的文章，必定追究！

如果還有其他不足，歡迎大家補(bǔ)充！

我是電工學(xué)院，專門負(fù)責(zé)電工培訓(xùn)、考證；如果你對電工感興趣，可以關(guān)注我！如果覺得不錯(cuò)，記得點(diǎn)贊、評論、轉(zhuǎn)發(fā)！感謝！

有了芯片才讓電子產(chǎn)品插上翅膀，芯片于電子產(chǎn)品等同于發(fā)動(dòng)機(jī)于汽車。制造一個(gè)芯片的難度不亞于建設(shè)一座城市。

顯微鏡下的芯片世界可謂是星羅棋布，無數(shù)細(xì)節(jié)讓人驚嘆不已。一塊指甲蓋大小的芯片，居然包含了上億根晶體管和導(dǎo)線。那么，如此精密的設(shè)備是如何被生產(chǎn)出來的呢？圖3到圖6可以幫你大致理解流程。

    追本溯源，絕大多數(shù)的芯片是從沙子中來的。沙子是如何經(jīng)歷千辛萬苦搖身一變，成為價(jià)格不菲的芯片呢？下文具體說一說芯片是如何制作的。

    沙子變成CPU要經(jīng)歷：制作晶圓、前工程、G/W檢測、后工程、篩選封裝這5個(gè)大的流程，細(xì)化之后又分為18個(gè)比較小的步驟，如上圖所示，經(jīng)過上述步驟后，沙子就變成了芯片。

    第一步：制作晶圓

嚴(yán)格來說，半導(dǎo)體的主要材料是硅元素，硅元素在地球上的儲(chǔ)量僅次于氧元素，硅元素是制作集成電路最優(yōu)質(zhì)的原材料�？梢哉f，沙漠這種能大量提供沙子的地方，已經(jīng)成為優(yōu)質(zhì)硅元素的重要來源。

    1）硅提純

    沙子的主要成分是二氧化硅，而芯片制造要用到其中的硅元素，也就是單晶硅。這一步需要將硅元素從沙子中提取出來。

    目前，主要的提純手段是將沙子和焦煤放到1800℃的環(huán)境中，二氧化硅還原成純度為98%的單質(zhì)硅，然后用氯化氫提純出99.99%的多晶硅，接著進(jìn)一步提純99.999999999%的單晶硅。

    2）制作硅錠

    目前，制作硅錠的方法主要是直拉法，高溫液體的硅元素中加入籽晶，提供晶體生長的中心，晶體慢慢向上提升，同時(shí)以一定的速度繞著升軸旋轉(zhuǎn)，單晶硅錠就這樣形成了。

    3）切割硅錠

    圓柱體的硅錠還不能用來制作芯片，需要將硅錠切割成1mm厚的圓片，也就是我們常說的晶圓。切割工具是“鉆石鋸”，價(jià)值連城啊。

    下圖顯示了已經(jīng)切割完成的晶圓，晶圓上還有一個(gè)缺口：第一是為了定出晶圓的方向，第二，為了運(yùn)輸拆卸方便。

    4）研磨晶圓

    切割出的晶圓表面不光滑，需要仔細(xì)研磨，打磨因切割造成的凹凸不平的表面。研磨后，還需要用特殊的化學(xué)技術(shù)進(jìn)行清洗，最后拋光，到了這一步，晶圓才制作完成。

    第二步：前工程

    前工程的主要流程是在晶圓上制作出帶有電路的芯片，其中要用到光刻機(jī)，世界上最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，只有荷蘭的ASML能夠生產(chǎn)。

    1）涂抹光刻膠

    這一步將光刻膠涂抹到晶圓上，光刻膠是一種感光材料，受到光線照射后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。將光刻膠滴到晶圓上，通過高速旋轉(zhuǎn)均勻一致的覆蓋到晶圓上，呈一層薄膜。

    2）紫外線照射

    這一步進(jìn)入光刻工藝，需要用到光刻機(jī)，是整個(gè)CPU制作環(huán)節(jié)，最復(fù)雜、成本最高的。將紫外線通過預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖案磨具，照射到光刻膠上，達(dá)到電路圖復(fù)制的目的。

    3）光刻膠溶解

    這一步主要是為了溶解經(jīng)過紫外線照射的光刻膠，未被照射的部分會(huì)完整保留下來。溶解后完成的晶圓經(jīng)過沖洗、熱處理后進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。

    4）蝕刻

    將晶圓放到特殊的蝕刻槽中，通過藥劑的腐蝕作用，將暴露在藥劑中的晶圓進(jìn)行蝕刻。蝕刻完成后，整個(gè)晶圓的首層電路圖就完成了。

    目前，大多數(shù)的芯片晶體管采用了FINFET工藝，單層處理可能無法做出所需要的圖案，要經(jīng)過多次的“涂膠-光刻-溶解”，才能獲得最終需要的3D晶體管結(jié)構(gòu)，如下圖所示，顯示了一個(gè)晶體管的結(jié)構(gòu)。

    5）離子注入

蝕刻完成的晶圓，不具備芯片所需的電氣特性，需要強(qiáng)行將離子注入到晶圓內(nèi)部，用于控制內(nèi)部導(dǎo)電類型。經(jīng)過這一步，晶圓內(nèi)部的某些硅原子替換成了其他院子，產(chǎn)生了自由電子和空穴的性能。

    6）絕緣層處理

    到了這一步，晶體管的雛形基本完成，利用氣相沉積法在硅晶圓的表面沉積一層氧化硅膜，形成絕緣層。

    7)沉淀銅層

    將銅均勻的沉積到絕緣層，下一步可直接在銅層上布線。需要再次用到光刻機(jī)，對銅層進(jìn)行雕刻，形成源極、漏極、柵極。

    8）構(gòu)建互聯(lián)銅層

    這一步主要是將晶體管連接起來，也需要經(jīng)過銅層沉積-光刻-蝕刻開孔-沉積絕緣層等步驟，最終形成非常復(fù)雜的多層電路網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際最終完成的電路結(jié)構(gòu)會(huì)高達(dá)幾十層。

    第三步：G/W檢測

G/W檢測，用于檢測晶圓上的每塊芯片是否合格。通過探針，輸入信號，檢測輸出端的信號，確定芯片是否合格。

    第四步：后工程

    1）晶圓切片

    使用0.2mm的“鉆石鋸”對晶圓進(jìn)行切割，切割后的每一小塊晶圓（指甲殼大�。┒紗为�(dú)成為一個(gè)CPU內(nèi)核，這個(gè)過程會(huì)有很多破損的芯片，被直接丟棄。

    2）內(nèi)核裝片固定

    切割完成的芯片，也就是CPU內(nèi)核，無法直接使用，需要將內(nèi)核固定到基片電路。

    第五步：篩選封裝

    1）封裝

    這一步給固定好的內(nèi)核裝片，安裝一個(gè)可以使用的外殼，這個(gè)外殼不僅提供固定作用，還可以保護(hù)芯片，封裝基板的觸點(diǎn)與內(nèi)核裝片一一對應(yīng)，比如intel的LGA封裝技術(shù)。

    2）等級篩選

    新的CPU誕生了，還面臨最后一道工序，需要測試每一片CPU的穩(wěn)定工作頻率、功耗、發(fā)熱情況，在這個(gè)過程中，如果發(fā)現(xiàn)一些硬件方面的取消，會(huì)采用硬件屏蔽措施對CPU進(jìn)行閹割，將CPU分為不同的等級，intel的i3、i5、i7就是這樣產(chǎn)生的。

    3）裝箱零售

    CPU經(jīng)過等級篩選后，就進(jìn)入裝箱包裝的環(huán)節(jié)了。有些進(jìn)入零售渠道，有些打包出售給聯(lián)想、戴爾、惠普等主機(jī)廠商，稱為“散片”。

    總之，芯片的制造是集多種工藝大成，我國也投入了大量的資金用于研發(fā)芯片，但是整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)鏈的完善，需要不斷積累的過程，并不是錢能能夠解決掉的問題。

如果覺得對你有幫助，可以多多點(diǎn)贊哦，也可以隨手點(diǎn)個(gè)關(guān)注哦，謝謝。

芯片（集成電路）真是偉大的發(fā)明

芯片其實(shí)是半導(dǎo)體元器件的統(tǒng)稱，成千上萬個(gè)晶體管集成地一起，我們稱之為集成電路，我們平常見到的大大小小的專用IC，單片機(jī)，CPU等其實(shí)就是集成電路。集成電路有薄膜（thin-film）集成電路和厚膜（thick-film）集成電路。薄膜（thin-film）集成電路是把電路制造在半導(dǎo)體芯片的表面上；厚膜（thick-film）集成電路是獨(dú)立的半導(dǎo)體體設(shè)備和被動(dòng)的組件，是集成到襯底或線路板的小型化電路

芯片上的晶體管我想應(yīng)該是“刻”上去的

我們經(jīng)�？吹健拔覈�制造不出高精密的光刻機(jī)”，“我們的芯片制造受制于人”，“新先進(jìn)的ASML光刻機(jī)數(shù)億美元一臺(tái)，有錢也買不到”這樣的新聞。所以我猜測芯片上成千上萬的晶體管是“刻”上去的。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)高端的芯片的確是非常的困難。芯片的生產(chǎn)是非常復(fù)雜的，網(wǎng)上找到一個(gè)放大再放大后的NAND Gate(與非門)，大概就是下圖的樣子。

芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)雖然是相當(dāng)復(fù)雜，但我們國家的發(fā)展和進(jìn)步也是不可阻擋的。雖然目前在芯片設(shè)計(jì)、制造上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，但我認(rèn)為用不了多久，我們一定會(huì)趕上來的。

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我們?yōu)槭裁茨敲丛谝夤饪虣C(jī)呢？為什么因?yàn)闆]有ASML的光刻機(jī)，而備受“煎熬”呢？這里就涉及到芯片一個(gè)重要的內(nèi)容——光刻。當(dāng)然，我們知道的光刻機(jī)，實(shí)際上也被稱為模對準(zhǔn)曝光機(jī)，曝光系統(tǒng)！

意思是通過光刻機(jī)，再利用紫外線通過模版去除晶圓表面的保護(hù)膜。

所以，除了這種造價(jià)昂貴的光刻機(jī)之外，一塊芯片，想要真正的實(shí)現(xiàn)上千萬個(gè)晶體管都安裝在芯片上，它一定是需要多種程序共同協(xié)作的。

通過硅原料——通過熔煉，并且經(jīng)過拉晶，形成硅晶柱——并且形成硅錠以后，用鉆石刀將它橫切成圓片，形成硅晶圓。

我們在這塊圓形片中，涂上光刻膠，然而在通過紫外線透過掩膜，刻出預(yù)先設(shè)計(jì)的電路圖案——再經(jīng)過蝕刻，將主要是化學(xué)物質(zhì)溶解掉不需要的部分。

其實(shí)，光刻，蝕刻的過程就是晶體管注入的過程，特別是蝕刻以后，離子注入，最后切割，封裝等等動(dòng)作。

實(shí)際上，我們能夠看到芯片制作的難度，人類在一個(gè)一個(gè)的克服，可是你也發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如說我們現(xiàn)在缺乏的光刻機(jī)，一直在被國外壟斷，因?yàn)橐恍┩獠恳蛩�，�?dǎo)致我們在芯片工藝中還處于劣勢，比如即使現(xiàn)在的上海微電子，也不過是90nm的光刻機(jī)，這種劣勢如果不能過夠打破，終究還是被外國技術(shù)鉗制。

這是我們未來很難，且必須打破的禁錮，芯片制作困難，而打破這種禁錮更困難。

最開始的時(shí)候，芯片制造確實(shí)是把一個(gè)一個(gè)晶體管制造出來再裝上去，再用電連起來，這是最早期的芯片，但現(xiàn)在已經(jīng)不這么干了，幾十上百億的晶體管裝不上去的了。

芯片制造過程詳解

如上圖所示，現(xiàn)在的芯片制造有一個(gè)完整的流程，通過晶圓制造、光刻、顯影、腐蝕、等離子注入等步驟一步一步制造出來的。

1、第一步就是沙子提純

我們都知道芯片是點(diǎn)沙成芯，原材料就是沙子。

第一步就是沙子提純，我們知道制造芯片要求硅的純度要達(dá)到99.9999999%，9個(gè)9的純度才行。

而在提純之后，要把這些硅錠拉成一根根又長又圓的單晶硅棒。然后再是切片，變成8寸或12寸的硅晶圓片，再打磨得錚亮，前期的處理過程就基本完成了。

2、開始光刻過程

打磨好的硅晶圓片首先進(jìn)燒爐，要在表面形成一層均勻的氧化膜，接下來再在處理好的硅晶圓片上涂好光刻膠。

接下來就是光刻過程了，通過紫光外和掩膜，將設(shè)計(jì)好的電路刻到硅晶圓上面。而刻好的硅晶圓再通過刻蝕機(jī)后，沒有被光刻膠保護(hù)的部分就腐蝕掉了，露出硅基底，形成了電路的樣子。

三、等離子注入，形成晶體管

通過上面的步驟，硅晶圓處是坑坑洼洼的，那么就要離子注入了，再通過熱處理，將這些離子穩(wěn)定下來，從而形成構(gòu)成芯片的所謂的幾十上百億的晶體管。

而等離子注入后，就是鍍銅，在這片晶圓表面形成一層銅，而鍍上銅之后，又要經(jīng)歷打磨、光刻、刻蝕等過程，將上面這層銅切割成一條條細(xì)細(xì)的線，把晶體管連起來，形成真正的可運(yùn)行的電路。

由于芯片是有N層的電路圖，復(fù)雜點(diǎn)的可能有50層或更多的， 所以有多少層電路，從光刻開始的過程就要重復(fù)多少遍。

最后才是切割、測試、封裝，形成一塊一塊的可直接使用的芯片。

作為人類工業(yè)制造皇冠上的明珠。芯片的制造極其復(fù)雜。讓當(dāng)今99%的國家都望塵莫及。掌握此項(xiàng)制造技術(shù)的國家。出于政治和經(jīng)濟(jì)目的。揮舞芯片大棒進(jìn)行制裁。讓當(dāng)今的中國也深受其害。

芯片是一個(gè)比較狹義的詞語，更準(zhǔn)確地來說應(yīng)該是集成電路。具體含義指的是內(nèi)含集成電路的硅片。芯片的應(yīng)用非常廣泛。從我們使用的智能手機(jī)電腦。到電視，空調(diào)甚至玩具飛機(jī)都有芯片。甚至是導(dǎo)彈軍用雷達(dá)都離不開它。芯片對一個(gè)國家非常重要。甚至關(guān)乎到一個(gè)國家的生死存亡。

芯片本身是由數(shù)以億計(jì)的晶體管組成的，芯片能夠放入那么多的晶體管，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是采用層級堆疊的技術(shù)，芯片雖然體積小，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)是錯(cuò)綜復(fù)雜的微電路。就像蓋高樓一樣一層一層的“蓋起來的”。芯片制造主要有五大步驟：硅片制備、芯片制造、芯片測試與挑選、裝配與封裝、終測。

晶體管其實(shí)是光刻機(jī)光刻或者蝕刻上去的，之后還要以類似的方法做上相應(yīng)的電路和連線，從而才能保證晶體管的正常通電工作。當(dāng)然，為了保證晶體管布局的準(zhǔn)確無誤，在芯片制造之前就必須把圖紙或者電子圖設(shè)計(jì)好。但是制造它的光刻機(jī)。全世界只有荷蘭能夠生產(chǎn)。這就難倒了世界上許多的國家。當(dāng)然能夠制造一顆合格的芯片已經(jīng)就非常難了。要大規(guī)模的生產(chǎn)，并且能夠保證品質(zhì)，這就更難了。

那芯片是怎么工作的呢？芯片都是集成放大電路，輸入的信號都是高低電壓，也就是二進(jìn)編碼，人為編的程序?qū)��?yīng)這此高低電壓二進(jìn)制組合排列，通過軟件強(qiáng)制字母對應(yīng)相應(yīng)的二進(jìn)編碼，這個(gè)過程很繁索，也很龐大，說白了就是不停的進(jìn)行二進(jìn)編碼的變化。

對于這個(gè)問題我來根據(jù)自己的理解來回答一下，小小的芯片之所以能夠“裝下”成千上萬個(gè)晶體管，主要是由于所用的材料和制作工藝所決定的。下面我就針對這兩個(gè)方面的問題來談?wù)劇?/p>

硅是制作晶體管和芯片的主要材料

當(dāng)我們看到各種各樣的電路板不管是單個(gè)晶體管還是集成芯片都無一例外地采用了一種特殊的材料那就是硅，由此可見硅這種材料在制作芯片中的作用了。我認(rèn)為之所以選用硅作為制作芯片材料除了能夠比較容易獲取外，最主要的原因是在制作晶體管時(shí)所用的二氧化硅是制作MOS晶體管柵極和連接線的絕緣層，這樣晶體管 就可以通過很簡單的制作方法來完成。

特殊的組裝方法使成千上萬個(gè)晶體管“放入”芯片成為可能

我們在電路板中所用的芯片就是通過一定的方法進(jìn)行加工，把有源器件和無源元件用互連線在硅材料的基板上形成了具有一定功能的電路。對于大規(guī)模的集成電路一般都是采用了PN結(jié)隔離的加工方法，這種加工方法主要是通過氧化、擴(kuò)撒、外延生長、光刻、刻蝕與連線的方法最終完成了晶體管的制作，至于這些流程具體的操作過程并非三言兩語所能說清楚的，我在這里主要是說明制作如此之小的晶體管的方法。為了更能把問題說清楚，我們以擴(kuò)散技術(shù)為例，這種方法就好比水滴在水中滴入一滴紅墨水，最初紅墨水在水中擴(kuò)散的很快，然后會(huì)越來越慢的現(xiàn)象，最后整個(gè)水都變成了紅色。那么我們在硅基片上制作晶體管單元件時(shí)就是通過這種“雜質(zhì)擴(kuò)散”來制作P型或者N型半導(dǎo)體三極管的。

另外為了在如此尺寸的芯片上裝上如此之多的晶體管，一般在超大規(guī)模的集成電路上運(yùn)用了光刻技術(shù)，這樣通過這種技術(shù)可以使晶體管尺寸更加小型化。我們有時(shí)也稱這種加工方法叫“亞微米加工技術(shù)”，通過這種方法制作晶體管的尺寸從理論上講可以達(dá)到0.25微米，一般在大規(guī)模集成電路芯片中應(yīng)用。

以上就是我對這個(gè)問題的回答，歡迎朋友們參與討論。敬請關(guān)注電子及工控技術(shù)，歡迎大家轉(zhuǎn)載，點(diǎn)贊！

問題：小小芯片上的上千萬個(gè)晶體管是怎么裝上去怎么工作的？人類真牛��？

回答：早起的芯片會(huì)是這樣的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的電腦整整一個(gè)機(jī)房這么大，但是到了后期，已經(jīng)慢慢發(fā)展成納米級別的集成電路了。

在電腦剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，尤其是實(shí)際上第一臺(tái)電腦，確實(shí)是一個(gè)一個(gè)晶體管的安裝的，占地面積整整一個(gè)機(jī)房，好幾十噸。

但是，你不得不感嘆科技的發(fā)展速度實(shí)在太快了，現(xiàn)在的芯片的制程是按照納米來計(jì)算的。

如果這種精細(xì)程度上還是按照人手或者機(jī)器來安裝的話，那么成本實(shí)在太高，因?yàn)榫�度要求非常高，根本不可能大批量的普及，自然也沒有計(jì)算機(jī)的普及。

首先，先是把沙子做成了硅京晶片，硅晶片(如英特爾硅晶片)遭受超強(qiáng)真空處理、“化學(xué)浴”浸泡、高能等離子體加工、紫外光照射等一系列步驟，同時(shí)還要使硅晶片經(jīng)過數(shù)百個(gè)制造階段，從而將它們變成CPU、存儲(chǔ)器片、圖形處理器等。

首先，先是把沙子變成了單晶硅棒，你覺得成本很低？不是的，因?yàn)樗�的純度很高的，所以�?shí)際的成本并不低。

隨著硅晶片被送進(jìn)制造車間，它將經(jīng)過多達(dá)250個(gè)不同步驟的處理。這些步驟包括給各種材料覆上一層薄膜，接著蝕刻以制成晶體管。

芯片制造的核心技術(shù)是平版印刷(光刻)，通過玻璃光掩膜，使紫外光照射表面涂有光刻膠(一種有機(jī)化合物)的硅襯底上。在紫外光照射穿透的地方，光刻膠的化學(xué)特性會(huì)被削弱，使硅晶片表面留下圖案。接著，硅晶片會(huì)被送入一個(gè)“化學(xué)浴室”，在暴露在外的硅襯底上蝕刻溝槽，同時(shí)光刻膠覆蓋的區(qū)域不會(huì)受到任何影響。

這里是最難的，成本有多高真的無法形容。

然后就進(jìn)行填充，在去除了光刻膠以后，其他設(shè)備會(huì)用各種材料填補(bǔ)溝槽，離子注入的部分空出來，其他部分通過光刻膠保護(hù)。

然后把打開的芯片進(jìn)行切割，切割成一個(gè)一個(gè)的小芯片，然后把不同的功能組合起來，最后進(jìn)行測試和包裝，再拿過來出售的。

技術(shù)理論學(xué)術(shù)性的介紹芯片上集成千萬個(gè)晶體管，有點(diǎn)深?yuàn)W，文化水平高的很容易看得懂，但對部分不接觸這些理論的人很難看得懂，因?yàn)楹芏嗳瞬⒉恢�道光刻機(jī)，蝕刻機(jī)，離子膠，等等很多環(huán)節(jié)是什么概念，下面我換個(gè)方式，民間生活化的來解釋這個(gè)問題；

1；芯片是電子計(jì)算機(jī)的心臟，就比如電腦，電視機(jī)，手機(jī)，照相機(jī)，錄像機(jī)，空調(diào)，全自動(dòng)洗衣機(jī)，電冰箱，電子琴，兒童玩具，電動(dòng)車，汽車，還有家里的機(jī)頂盒，路由器，都離不開芯片，用途不一樣，功能也不一樣，大小也不一樣，要求的精度也不一樣。就是我們經(jīng)�？吹降哪莻�(gè)小黑方塊，密密麻麻一圈金屬腳的那個(gè)東西；

2；這個(gè)東西是怎么制造出來的呢，第一部就是先做硅片。怎么做硅片呢，就是用我們身邊取之不盡用之不竭的沙子做的，把沙子提純精選，融化生化，晶體生長，慢慢就把沙子提煉出高純度的硅來，沙子的主要成分就是硅，提純出來的硅，純度極高，幾乎就是百分之百的純度，提純出來的形狀是一個(gè)圓柱體，就是一個(gè)硅棒，硅棒的直徑有粗有細(xì)，技術(shù)高的廠家做的粗，技術(shù)低的廠家做的細(xì)，傳統(tǒng)習(xí)慣上是用英寸來表示的（就像過去電視機(jī)多少寸一樣），過去有6吋，8吋，現(xiàn)在是12吋，18吋，對應(yīng)米制單位就是

150mm，300mm以及450mm；然后用機(jī)器吧硅棒切割成薄片，就叫硅片，再打磨拋光精制，就叫晶圓；

3；晶體管都是半導(dǎo)體做成的，有幾種材料都可以（適合的），硅就是半導(dǎo)體，把他做為最大的基礎(chǔ)材料，在精制的晶圓上疊加各種半導(dǎo)體材料和導(dǎo)線，就能做成很多晶體管，做10個(gè)20個(gè)好說，做幾千萬個(gè)怎么辦呢，太大了也擺不開呀，那就做的很小才行，晶圓的面積是固定的，要想做的更多，就得做的更小，于是人們就想了個(gè)辦法，在晶圓上雕刻紋路和坑點(diǎn)，然后把別的材料填進(jìn)去，刻的越細(xì)，擺放的越多。當(dāng)細(xì)到一定程度，就很難做了，于是人們就變了個(gè)方法，在晶圓上圖上一層膠，然后用激光照射，激光能做到很精細(xì)，細(xì)到你無法想象的地步，那就是90納米，28納米，14納米，10納米，7納米，5納米，通過一遍燒刻 再一遍清洗，再添加離子（實(shí)際上很復(fù)雜，恒精密），就這樣來來回回一遍一遍的燒刻，清洗，添加，經(jīng)過數(shù)百遍的處理，就變成了很多層，密密麻麻疊加起來的晶體管堆體，這個(gè)過程非常精細(xì)，一點(diǎn)也不能出錯(cuò)，這些全都是機(jī)器全自動(dòng)完成的，人們會(huì)根據(jù)芯片的要求，盡量做得越小越好，有的小到幾平方毫米，也有的幾平方厘米，這樣就能在一個(gè)直徑45厘米的晶圓上做很多個(gè)芯片，只要按照一個(gè)小芯片的標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)制滿全部晶圓就行了，就好比我們在一張紙上，打印幾百個(gè)上千個(gè)同一個(gè)字一樣，一個(gè)晶圓一次性就能做出成百上千個(gè)芯片。

4：第四步，就是把這些連在一起的小芯片沿著早預(yù)留下的縫隙切割成單個(gè)的芯片，這就成了一個(gè)小芯片的雛形，再送去封裝廠，用一些方法密封起來，保護(hù)好芯片，免得損壞，

5；最后一步，就是測試，按照最初的設(shè)計(jì)要求，測試各種性能，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的就是合格的，叫良品，差一點(diǎn)的能降級使用的，降級別的用途，或者低檔機(jī)使用，不能使用的就只能報(bào)廢，不管多么高技術(shù)的廠家，都做不到百分百的合格，因?yàn)槔锩娴脑�器件太多了，有的上億個(gè)，舉個(gè)例子吧，如果把一個(gè)晶體管看做一粒小米，那么這個(gè)芯片就有足球場那么大，要把足球場縮小到2×2厘米的面積，那么這顆小米得多小呢，大腦是想不出來有多小的，只能想象成他存在，而且還能工作，實(shí)際上就是小到想不出來，還真實(shí)存在，而且還很穩(wěn)定的工作。要做到這種程度，難度可想而知，有不合格的報(bào)廢，再正常不過了，合格的多少就叫良品率，因?yàn)椴还芎细癫缓细�，成本都一樣，所以，良品率越高廠家技術(shù)越高，效益越高。

6；最后總結(jié)，一個(gè)小芯片，之所以能集成幾千萬個(gè)晶體管，就是在一個(gè)硅片上，刻線，打坑，添加材料（各種），一遍一遍的來回處理，就好比我們接電燈和開關(guān)一樣，密密麻麻的來回接很多，變小后人不能接了，就用機(jī)器接，機(jī)器不能接了，就用激光接，激光不能接了，就用離子束接，再直觀一些，就是在一張紙上印一遍黑字，再印一遍紅字，黃字，綠字，籃字，…印一百種顏色的字在一張紙上，這些字還不能互相打架，該連通的連通，該絕緣的絕緣，字夠小，遍數(shù)夠多，就有了上億個(gè)字在一張紙上，就是這個(gè)道理。

才是學(xué)淺，解釋不明白，還請見諒，老實(shí)講，這也真用不著誰去懂，花錢買過來用就行了，芯片是人類歷史上除了人體本身，最精密的物件了。

最后還有一個(gè)疑問，現(xiàn)在都炒作5納米和3納米的制造技術(shù)，有科學(xué)論據(jù)證明，原子之間距離低于3納米有限，把晶體管做到3納米級別，稍有偏差就會(huì)導(dǎo)致電子擊穿，造成短路，真想不出3納米是怎么設(shè)計(jì)出來的，也許理論上可行，但實(shí)際操作不能實(shí)現(xiàn)，幾年以后拭目以待吧，夠難的，若真實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在芯片又能縮小一倍，或者擴(kuò)容3倍。