点沙成芯，一粒沙里整个世界

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，

那晶圆是从哪里来的呢？

让我们跟随小新和小白，

一起探秘沙子是如何闯关升级为芯片的吧！

  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，

蜕变成纯度99.99999999%的多晶硅。

  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。

  第三关：打磨切割  

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。

  第四关：涂抹光刻胶  

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。

  第五关：紫外线光刻  

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  

氧化，刻蚀，离子注入……

工艺线上十八般武艺各显神通。

没有被光刻胶保护的部分，

进行各种复杂的物理化学反应，

一个个晶体管逐渐成形。

  第七关：沉淀铜层  

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！

等等，你以为结束了吗？

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。

如今一颗芯片含有上百亿晶体管，

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。

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原文标题：点沙成芯，一粒沙里整个世界

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