芯片是怎樣制作的,芯片制作相關(guān)介紹

集成電路英語：integrated circuit，縮寫作 IC;或稱微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片/芯片(chip)在電子學(xué)中是一種將電路(主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動組件等)小型化的方式，并時常制造在半導(dǎo)體晶圓表面上。

電路制造在半導(dǎo)體芯片表面上的集成電路又稱薄膜(thin-film)集成電路。另有一種厚膜(thick-film)集成電路(hybrid integrated circuit)是由獨立半導(dǎo)體設(shè)備和被動組件，集成到襯底或線路板所構(gòu)成的小型化電路。

從1949年到1957年，維爾納·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默(Jeffrey Dummer)、西德尼·達(dá)林頓(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都開發(fā)了原型，但現(xiàn)代集成電路是由杰克·基爾比在1958年發(fā)明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎，但同時間也發(fā)展出近代實用的集成電路的羅伯特·諾伊斯，卻早于1990年就過世。

芯片制作完整過程包括：芯片設(shè)計、晶片制作、封裝制作、成本測試等幾個環(huán)節(jié)，其中晶片片制作過程尤為的復(fù)雜。下面圖示讓我們共同來了解一下芯片制作的過程，尤其是晶片制作部分。

芯片，是所有現(xiàn)在科技應(yīng)用到現(xiàn)實中的基礎(chǔ)，作為一個崛起的大國，掌握芯片技術(shù)，是一種必需。

不過國際社會，也是“一山不容二虎”，另一個大國，是不會眼睜睜看著另外一大國的崛起的，所以，通過各種手段，限制另一個大國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也成了一種必然。

芯片，看起來很小，就一個指甲蓋大小，但是里面所涉及的技術(shù)卻相當(dāng)復(fù)雜，絲毫不亞于建造飛及和航母。方寸之間，把包含了數(shù)十億個晶體管，有人說，用高倍顯微鏡來觀察芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，比世界上任何一座都要復(fù)雜和龐大。如果說，這個世界上哪一種東西把“納須彌入芥子”這句佛法成為了真實，我想，一定是芯片。

有人說，舉全國之力來做一顆芯片，還做不出來嗎?是的，還真做不出來，因為，芯片這東西，不是說有錢有人就能夠快速從無到有的，還需一個重要的因素：時間。所有的高端技術(shù)是通過時間的積累，才達(dá)到今天的高度。

看了西瓜視頻創(chuàng)作人抖抖代碼的視頻，本人想在他的基礎(chǔ)再展開一下，讓大家了解更多有關(guān)芯片產(chǎn)業(yè)鏈接知識。

那制造芯片到底有多難呢?我們得說起，首先看看芯片是怎么做出來的。

一、芯片架構(gòu)

制造芯片之前，需要設(shè)計芯片。芯片設(shè)計需要有相應(yīng)的芯片架構(gòu)，芯片架構(gòu)就好像房子的結(jié)構(gòu)框架，比如木結(jié)構(gòu)，土木結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)等等?，F(xiàn)在全球主的要芯片架構(gòu)主要有四種，分別為：X86、ARM、RiSC-V和MIPS四種。

1、X86架構(gòu)由美國INTEL公司在1978年發(fā)明，中架后面的AMD，IBM也沿用這種架構(gòu)分別研發(fā)了自己芯片，現(xiàn)在PC機(jī)上面運行的CPU基本都是X86架構(gòu)，X86架構(gòu)的特點是性能高，速度快，兼容性好。

2、ARM是1983年由英國ARM公司發(fā)明的，是一個32位精簡指令集處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計。由于能耗低，成本低的特點，ARM處理器非常適用于移動通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計目標(biāo)為低耗電的特性?，F(xiàn)在使用ARM的芯片公司主要有蘋果，谷歌，IBM和華為。因為是ARM發(fā)明的，這個芯片公司要研發(fā)ARM架構(gòu)的芯片，首先必須取得ARM的授權(quán)，否則就不能進(jìn)行更新迭代。

3、RiSC-V架構(gòu)是基于精簡指令集計算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)(ISA)，RISC-V是在指令集不斷發(fā)展和成熟的基礎(chǔ)上建立的全新指令。RISC-V指令集完全開源，設(shè)計簡單，易于移植Unix系統(tǒng)，模塊化設(shè)計，完整工具鏈，同時有大量的開源實現(xiàn)和流片案例，得到很多芯片公司的認(rèn)可。RiSC-V架構(gòu)由RiSC-V架構(gòu)基金會運營，目前擁有成員超275名，其中軟、硬件公司和機(jī)構(gòu)會員達(dá)169家，阿里，谷歌，華為科技，紫光科技都是它的成員。阿里旗下的玄鐵系列就是使用RiSC-V架構(gòu)。

4、MIPS架構(gòu)是美國MIPS科技公司在1981年發(fā)明的，是一種采取精簡指令集(RISC)的處理器架構(gòu)，它是基于一種固定長度的定期編碼指令集，并采用導(dǎo)入/存儲數(shù)據(jù)模型。經(jīng)改進(jìn)，這種架構(gòu)可支持高級語言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運算采用三個操作數(shù)的形式，允許編譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。

小編將為大家介紹一下芯片制造流程：

首先是芯片設(shè)計，根據(jù)設(shè)計的需求，生成的“圖樣”。

制作晶圓。使用晶圓切片機(jī)將硅晶棒切割出所需厚度的晶圓。

晶圓涂膜。在晶圓表面涂上光阻薄膜，該薄膜能提升晶圓的抗氧化以及耐溫能力。

晶圓光刻顯影、蝕刻。使用紫外光通過光罩和凸透鏡后照射到晶圓涂膜上，使其軟化，然后使用溶劑將其溶解沖走，使薄膜下的硅暴露出來。

離子注入。使用刻蝕機(jī)在裸露出的硅上刻蝕出N阱和P阱，并注入離子，形成PN結(jié)(邏輯閘門);然后通過化學(xué)和物理氣象沉淀做出上層金屬連接電路。

晶圓測試。經(jīng)過上面的幾道工藝之后，晶圓上會形成一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進(jìn)行電氣特性檢測。

封裝。將制造完成的晶圓固定，綁定引腳，然后根據(jù)用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場形式等外在因素采用各種不同的封裝形式;同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式。

制造芯片主要就是在晶圓片上不斷累加圖案，讓圖案縱向連接，非常多層，會有100多層。并且需要花費許多的時間，從設(shè)計到量產(chǎn)可能需要四個月的時間。

大部分情況下我們?nèi)粘Ｌ岬降男酒鋵嵑图呻娐犯拍钌喜町惒淮蟆?

電腦、手機(jī)、計算器等電子設(shè)備上都安裝有各種各樣的芯片，芯片在這些設(shè)備上起到什么作用了?各式芯片在這些電子設(shè)備上面的作用，和人體各個器官發(fā)揮的作用比較類似。電子設(shè)備的整體管理和計算邏輯處理等，需要CPU(核心組成部分就是芯片組)，CPU相當(dāng)于人體的大腦。電子設(shè)備識別聲音，處理音頻，需要音頻處理芯片，相當(dāng)于人體的耳朵。電子設(shè)備接收圖像，處理圖片，需要圖片處理芯片，相當(dāng)于人體的眼鏡?？傊@些設(shè)備具備的各種功能，都需要對應(yīng)的芯片來實現(xiàn)，就像人體的各個器官實現(xiàn)不同功能一樣。

芯片的制造始于設(shè)計，它是整個制造過程中最重要的一步。設(shè)計師使用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件創(chuàng)建芯片的電路圖和版圖。電路圖描述了芯片的邏輯功能和電氣連接，而版圖則確定了電路的物理布局和尺寸。

總的來說，芯片制造是一項復(fù)雜的工程，它需要許多高精度的技術(shù)和設(shè)備。雖然每個制造商的過程可能略有不同，但這些基本步驟都是必不可少的。芯片制造的進(jìn)步不僅推動了電子設(shè)備的發(fā)展，而且也推動了現(xiàn)代科學(xué)和工程的發(fā)展。