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物联卡/流量卡系列专题之芯片是如何炼成的?

日期:2021年11月9日下午12:03

今天我们继续来讲一讲芯片的一些事。之前的文章说过芯片的内部结构非常的复杂,就像一座超级摩天大楼,那是因为一个小小的芯片里面就有几十上百层的复杂电路,有上亿个甚至是几亿个晶体管,这些都是我们肉眼看不见的。人类的智慧实在是太伟大了。

那么当前的芯片工艺最精细能够做到多少呢?我们这里一般都是用纳米为单位,我们知道一纳米是一米的10亿分之1,但是我觉得这个还不够形象。这么说咱们都学过化学,一个原子它的直径是0.1纳米,大家可以想象一下,当前全世界最先进的工艺说的是7纳米。根据最新的消息,好像英特尔公司已经在研究三纳米技术了,说实话我的想象力估计也就到这为止了,再小你再切的话就开始切割成一个个原子。


我国2018年最先进的工艺,我说是我国是28纳米,而咱们的宝岛台湾台积电公司在7年前就已经具备了这个能力了,现在已经是在研发更加先进的技术了。今天我主要是来说一说芯片它的制造过程,我相信应该很多人比较感兴趣的。

第一步准备原材料,芯片的困难,除了技术门槛之外,还有个非常基础的东西,制作芯片的生产材料,生产芯片非常重要的一个原材料是硅片,晶圆其实它的全称叫硅晶圆片,但是行业里面喜欢简称为晶圆或者叫他硅片。硅是我们国家非常常见的东西了,沙子里面绝大部分的组成的元素就是硅。但是由于制作芯片的晶圆,或者说由于制作芯片的硅片,咱们国家当前还是不能自给自足,需要大量的依赖进口,因为晶圆的制作工艺同样是需要核心技术的,通常厂家会使用高温萃取,然后经过旋转拉伸等等的方式,得到高纯度的硅,这个时候的硅是一整团的,然后切割抛光变成一片一片的晶圆。

第二步是通过光刻机在晶圆的表面形成一层电路图案,我不知道您是否接受过胶片相机,很多80后是接受过的,90后部分也接触过,但是95后我估计就没接触过了,当您按下拍照键给胶片曝光的那一刻,就跟类似这就是光刻。

第三步很复杂的,简单说基于刚刚的光刻,然后通过一系列的步骤和手段,在晶圆的表面形成晶体管,形成金属电路层,形成芯片的所有结构。说实话那么小的一个东西,那么精细的东西,7纳米3纳米的工艺,你还要给它镀金属,我觉得真的是太厉害了。

第四步切割,这个很好理解,把晶圆切割成一个个的芯片,因为一个晶圆比较大,一片晶圆可以做很多个芯片,这是切割。

第五步封装,你以为只是把芯片包起来叫封装吗?当然不是了,芯片很小很薄,需要保护切割后的芯片通过测试它合格了,那么会送到装配厂做压焊抽真空等等一系列操作,并且会根据客户的要求做成不同形式的封装。


以上就是芯片的制作流程。说实话,他的一个复杂程度真的不是我刚刚几句话能够介绍完整的,或许只有真正的进入到这个行业,亲身去感受才能知道其中的困难。如果有幸的去参观一家芯片的制作公司的车间,我们进去是要穿防尘服的,从脚到身子到手到头全部都包得死死的,里面一粒灰尘都看不见,因为芯片是超级精密的元器件,即便非常小的污染源,其实我们眼睛看不到东西,对于芯片都有可能是毁灭性的,所以说芯片的干净是非常重要的。

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