追着幸福跑|沙子是如何变成CPU的？解析处理器的制造过程
电脑芯片 ， 以及手机CPU ， 是由一些技术上不起眼的东西制成的：沙子 。
英特尔的Kaby Lake是在14nm工艺节点上制造的 ， AMD的Ryzen芯片则是采用了7nm工艺制成的 。 目前手机上最先进的CPU骁龙865也是采用7nm工艺制成的 。 7nm是指芯片晶体管的尺寸 。 制程越小 ， 这说明芯片单位面积上的晶体管数量就越多 。
微处理器是世界上最复杂的产品之一 ， 制造这些芯片是一个困难而精确的过程 。 但是他们制造的原料都来自于沙子 。 这就是为什么网上互喷经常有人说沙子给你你自己去造 。
从沙子说起制造计算机芯片的过程从一种叫做硅砂的沙子开始 ， 这种沙子由二氧化硅组成 。 事实上， 沙子在自然界大量存在 ， 比如说沙漠里就全是沙子 ， 但是都是以二氧化硅的形式存在 。 而要想获得半导体制造的基础材料--硅 ， 在制造过程中则需要对沙子进行提纯以获得硅单质 。
沙子
硅锭为了提供纯度为99.9999％的电子级硅 ， 需要执行多个纯化和过滤过程 。 要知道纯化的硅锭重约100公斤 ， 由熔融的二氧化硅制成 ， 可用于下一步 。 提纯的主要手段就是高温下将二氧化硅还原成硅单质 ， 在一千多度的高温下 ， 可以获得纯度达到98%的硅单质 。 这些硅单质需要进一步的提纯和纯化以形成真正能够制造芯片的单晶硅 。 要知道 ， 行业内硅锭的纯度需要达到99.99999999% 。 这就需要在高温下对液态的硅进行晶体生长控制 。 通常的过程就是将硅慢慢从液体硅中旋转拉出来 。
硅锭
切割晶圆【追着幸福跑|沙子是如何变成CPU的？解析处理器的制造过程】圆形的硅锭被切成尽可能薄的薄片 ， 大约1mm左右 ， 同时保持材料在制造过程中的使用能力 。 然后对硅片进行精加工和抛光 ， 以便为之后的制造步提供尽可能好的表面 。
硅锭切割
光刻机加工在对切割后的硅晶圆进行表面抛光并准备好工艺后 ， 一层光刻胶在晶圆上薄薄地分布 。 然后它们将进入光刻机中进行蚀刻 。 光刻机的加工过程就是在紫外线遮罩下 ， 光通过该遮罩将其上的光刻胶曝光 ， 曝光后的光刻胶变得可溶 ， 并被溶剂洗掉 ， 留下的部分就是电路了 。 这里的紫外线遮罩也就是芯片设计公司所设计的芯片电路 。
光刻
离子注入和掺杂曝光的光刻胶被化学试剂所溶解掉 ， 硅片被离子轰击以改变其导电性能 ， 这被称为掺杂 。 因为硅单质的纯度非常高不导电 ， 所以需要将某些元素射入硅片内 。 最后就是清理掉剩余的光刻胶就完事了 。
离子注入
刻蚀使用另一个光刻步骤将硬材料图案应用到晶圆上 。 然后用化学物质来去除不需要的杂质 ， 留下薄的硅脊 。 刻蚀步骤完成后 ， 晶圆上的芯片就初步成型了 。
在这之后 ， 更多的光刻步骤被应用-这将创造更多的晶体管结构 ， 这取决于正在使用的栅极形成 。 也就是说要对硅晶圆进行重复的光刻机加工 。
刻蚀
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