关于芯片的讨论最近很热，这篇是终结帖( 四 )
我们来玩个稍微复杂一点的局：
左边有8个输入端 ， 右边有7个输出端 ， 每个输出端对应一个发光管 。 从左边输入一串信号：00000101 ， 经过中间一堆的电路 ， 使得右边输出另一串信号：1011011 。1代表有电压 ， 0代表无电压 ， 有电压就可以点亮对应的发光管 ， 即7个发光管点亮了5个 ， 于是 ， 就得到了一个数字“5” ， 如上图所示 。终于 ， 我们已经搞定了数字是如何显示的！如果你想进行1+1的加法运算 ， 其电路的复杂程度就已经超过了99%的人的智商了 ， 即便本僧亲自出手 ， 设计电路的运算能力也抵不过一副算盘 。直到有一天 ， 有人用18000只电子管 ， 6000个开关 ， 7000只电阻 ， 10000只电容 ， 50万条线组成了一个超级复杂的电路 ， 诞生了人类第一台计算机 ， 重达30吨 ， 运算能力5000次/秒 ， 还不及现在手持计算器的十分之一 。不知道当时的工程师为了安装这堆电路 ， 脑子抽筋了多少回 。
接下来的思路就简单了 ， 如何把这30吨东西 ， 集成到指甲那么大的地方上呢？这就是芯片 。03芯片制造与中国技术为了把30吨的运算电路缩小 ， 工程师们把多余的东西全扔了 ， 直接在硅片上制作PN结和电路 。 下面从硅片出发 ， 说说芯片的制作过程和中国所处的水平 。第一：硅
把这玩意儿氯化了再蒸馏 ， 可以得到纯度很高的硅 ， 切成片就是我们想要的硅片 。 硅的评判指标就是纯度 ， 你想想 ， 如果硅里有一堆杂质 ， 那电子就别想在满轨道和空轨道之间跑顺畅 。太阳能级高纯硅要求99.9999% ， 这玩意儿全世界超过一半是中国产的 ， 早被玩成了白菜价 。芯片用的电子级高纯硅要求99.999999999%(别数了 ， 11个9) ， 几乎全赖进口 ， 直到2018年江苏的鑫华公司才实现量产 ， 目前年产0.5万吨 ， 而中国一年进口15万吨 。难得的是 ， 鑫华的高纯硅出口到了半导体强国韩国 ， 品质应该还不错 。 不过 ， 30%的制造设备还得进口……高纯硅的传统霸主依然是德国Wacker和美国Hemlock(美日合资) ， 中国任重而道远 。第二：晶圆硅提纯时需要旋转 ， 成品就长这样：
所以切片后的硅片也是圆的 ， 因此就叫“晶圆” 。 这词是不是已经有点耳熟了？
切好之后 ， 就要在晶圆上把成千上万的电路装起来的 ， 干这活的就叫“晶圆厂” 。 各位拍脑袋想想 ， 以目前人类的技术 ， 怎样才能完成这种操作？用原子操纵术？想多了 ， 朋友！等你练成御剑飞行的时候 ， 人类还不见得能操纵一个一个原子组成各种器件 。 晶圆加工的过程有点繁琐 。首先在晶圆上涂一层感光材料 ， 这材料见光就融化 ， 那光从哪里来？光刻机 ， 可以用非常精准的光线 ， 在感光材料上刻出图案 ， 让底下的晶圆裸露出来 。然后 ， 用等离子体这类东西冲刷 ， 裸露的晶圆就会被刻出很多沟槽 ， 这套设备就叫刻蚀机 。 在沟槽里掺入磷元素 ， 就得到了一堆N型半导体 。完成之后 ， 清洗干净 ， 重新涂上感光材料 ， 用光刻机刻图 ， 用刻蚀机刻沟槽 ， 再撒上硼 ， 就有了P型半导体 。实际过程更加繁琐 ， 大致原理就是这么回事 。 有点像3D打印 ， 把导线和其他器件一点点一层层装进去 。
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