给你一堆沙子,能做什么?
建一栋房子?摊一张玻璃?
或者……造一枚芯片?
芯片是当今所有电子产品的核心,
它的精密程度决定着我们生活的智能走向。
从小小沙砾到炙手可热的科技心脏,
是什么魔法能够“点沙成芯”?
事实上,沙子并非出生即点亮科技树,
想要成为精密的芯片,
还要从硅(Si)这种元素说起……
单纯的硅并不导电,
用特殊的物理或化学方法处理后,
就能改变它的电导率,
让硅能在电压作用下极微弱地导电。
还有其他材料也能用类似的方法改变电导率,
我们把它们统称为半导体材料。
利用半导体材料的特性,
可以制造出极其微小的晶体管,
从而构建出容纳了百亿晶体管的芯片。
制造芯片和造房子十分类似,
高楼平地起,地基是关键。
芯片的“地基”就是晶圆片,
让我们跟随小新和小白,
第一关:沙子提纯
高纯度的硅砂进入工厂,
经历一番高温还原反应和化学提纯反应后,
第二关:拉伸变形
多晶硅的内部结构不够稳定,
为了让它变得适合制造晶圆,
把多晶硅加热至熔融状态,
将其变成结构稳定的单晶硅棒。
单晶硅棒被修整打磨后,
切成“厚厚的薄片”(0.5mm-1.5mm),
经过研磨、清洗、抛光等处理,
一块块锃亮如镜的晶圆片就被做出来啦。
接下来,晶圆片被密封包装,
送进无尘超洁净车间。
经过烘焙成膜后,
光刻胶被均匀喷淋到了晶圆表面,
形成保护层。
光刻胶碰到紫外线会发生变质,
我们用紫外线透过掩膜版照射晶圆片,
由于掩膜版上图形的遮挡部分不会被照射,
电路图案就会被转录到晶圆片上。
第六关:精密加工
此时需要在晶圆表面上沉积铜层来布线。
再次经历削磨、光刻、刻蚀等操作,
沉积下一层铜层,
来回往复,将晶体管连接起来,
形成极其复杂的多层连接电路网络。
Final:芯片封装
芯片加工的最后一关,
需要将整个晶圆切割成一个个集成电路裸片,
经过电路测试之后,
将裸片与底板、散热片等部件进行组装,
至此,一枚完整的芯片就诞生啦!
每一枚高质量的芯片都要经历重重考验,
打通“等级测试”这道“隐藏关卡”,
就能够顺利上工了。
无论是设计还是制造,
都已经是高度自动化的过程。
从芯片的规格书开始,
芯片设计过程就在不停的
和各种EDA工具打交道,
即便是芯片制造的过程,
也离不开EDA的支持。
全球EDA和半导体IP领域的龙头企业
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原文标题:点沙成芯,一粒沙里整个世界
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