納米芯片在我們的生活中非常常見，并被廣泛的應(yīng)用在手機、電腦、電視等各種數(shù)碼家電中。而美國對華為制裁開始后，我國芯片研發(fā)能力的不足就開始顯現(xiàn)了，而大多數(shù)人并不知道經(jīng)常提起的芯片到底是如何制作的，到底有何難度?下面帶大家了解一下芯片的制作過程。
一、什么是電路
電路，在我們初中物理課的時候就知道了，電路是由一條條導(dǎo)線構(gòu)成的，在我們生活中從電力局傳輸出來的電，我們稱此為強電，電力局通過電纜輸送到各家各戶組成的網(wǎng)絡(luò)，而我們在電視或者手機、空調(diào)等里面經(jīng)常會看到控制板，在控制板中會有各種不同的微電腦芯片，這些能編程的芯片我們稱之為數(shù)字電路，而與這些芯片連接在一起的電容和電阻，我們則把它稱之為模擬電路，在很多的控制板上面，都是通過數(shù)模結(jié)合的方式來實現(xiàn)產(chǎn)品的很多功能。
二、什么是納米芯片
納米是一個長度單位，1納米=0.000000001 米，也就是五萬分之一頭發(fā)絲的大小，而芯片，就是我們常說的集成電路，集成電路的意思就是相當于把以前需要成千上萬個電容、電阻、場效應(yīng)管等才能搭建的電路，通過集成的方式把它們裝在一個小芯片里面，當然這里的集成不是將所有的電子器件塞進去，而是通過用納米技術(shù)制作而成的晶體管來實現(xiàn)同樣的功能，這就是納米芯片了。
在一顆高端芯片中，里面集成了有上百億個晶體管，就拿華為海思麒麟990來說，在1厘米平方不到的大小里面，擁有103億個晶體管，相比蘋果A13處理器的85億個還要多，那么這些晶體管是怎么塞進去的。
三、晶體管的工作方式
我們都知道芯片中的晶體管其實就是納米級的半導(dǎo)體場效應(yīng)管，執(zhí)行著0和1的二進制操作，正常的場效應(yīng)管有三個極性，分別為源極、柵極和漏極，并且分為P溝道和N溝道兩種類型，我們以常用的N溝道為例講解一下其工作原理：當G極(柵極)和S極(源極)有一定的電流電壓經(jīng)過時，該場效應(yīng)管就會工作，從而達到導(dǎo)通的狀態(tài)，而其中只要有一個機型沒有電壓之后，這個場效應(yīng)管又會截止。
四、芯片的制作工藝
雖然芯片里面的晶體管和我們常用的場效應(yīng)管形狀和參數(shù)不一樣，但是基本的工作原理是差不多的，知道了晶體管的工作原理，下面我們將這些晶體管制作出來了，要知道一個高端芯片里面高達上百億個晶體管，按照我們普通的理解，就算是一秒鐘做一個，也要100億秒，這個時間花費可是巨大的，這就是難度所在了。
為了解決這個問題，偉大的科學(xué)家們通過印刷的方式找到了一個新的方法，那就是“影印技術(shù)”。
一、硅片的制作
在芯片開始制作前，我們會先將提煉好的沙子制作拋光打磨成硅錠，并且通過切割，制作成我們所需要的的硅片，并且在硅片中會劃分出很多細小的分區(qū)，這些分區(qū)就是我們CPU的內(nèi)核(Die)，并且根據(jù)CPU的大小，單塊鏡片切割出(Die)的數(shù)量也各不相同。
二、影印
完成硅片的切割之后，就到了我們關(guān)鍵的技術(shù)了-“影印技術(shù)”，我們會在將完整的電路通過激光刻印在模板上面，再將經(jīng)過熱處理后的硅氧化物上面涂上一種光阻材料，最后用紫外線透過模板照射，經(jīng)過紫外線照射后的區(qū)域光阻物質(zhì)被溶解了，這樣就能將復(fù)雜的電路圖案印刷在硅片上面。整個過程中，為了避免被別的光線干擾，必須制作遮罩來屏蔽外面的光線。
三、蝕刻
蝕刻就是使用波段很短的紫外光透過石英遮蓋的孔照射在光敏抗蝕膜上，使其足夠的曝光，在曝光完成之后通過特殊的化學(xué)藥劑清洗掉暴露在外面的感光物質(zhì)，這樣二氧化硅會在鏤空的位置下方生成，將感光層的物質(zhì)完全去除之后，剩下的就是充滿各種溝壑的二氧化硅層了，然后加入帶有感光層的多晶硅層。通過多次的蝕刻之后，就可以建立出基本電路的模型。
最后再通過對暴露在外面的硅層進行離子轟擊，形成了N溝道或者P溝道的晶體管，再通過摻雜的方式將這些晶體管的電路連接起來，使每個晶體管有自己的輸入和輸出端口。重復(fù)上面的動作，可以獲得一個多層的立體式架構(gòu)的芯片。
四、封裝測試
完成以上動作之后，就可以將晶片上的核心(Die)切割下來了進行測試了，高端芯片的測試可能長達幾個星期，在測試的過程中會對其邏輯性、電學(xué)特性等過個方面進行檢驗和分類并且封裝，對于部分電路印刷不良的芯片，可以像Intel一樣屏蔽掉核心，制作成低端的芯片出售。畢竟每塊晶圓的價格都是非常昂貴的。
在測試完成對產(chǎn)品進行分類后，就可以走向市場了，成了我們常見的CPU等各種芯片了，芯片中的上百億晶體管并不是一個個制作的，而是通過影印光刻的方式批量完成的。
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