很多小伙伴比较关心晶体管怎么放到芯片上(芯片的晶体管怎么弄进去)，本文带大家一起看看晶体管怎么放到芯片上(芯片的晶体管怎么弄进去)。

小小芯片上的上千万个晶体管是怎么装上去的？

追本溯源，绝大多数的芯片是从沙子中来的。沙子是如何经历千辛万苦摇身一变，成为价格不菲的芯片呢？下文具体说一说芯片是如何制作的。

沙子变成CPU要经历：制作晶圆、前工程、G/W检测、后工程、筛选封装这5个大的流程，细化之后又分为18个比较小的步骤，如上图所示，经过上述步骤后，沙子就变成了芯片。

严格来说，半导体的主要材料是硅元素，硅元素在地球上的储量仅次于氧元素，硅元素是制作集成电路最优质的原材料。可以说，沙漠这种能大量提供沙子的地方，已经成为优质硅元素的重要来源。

1）硅提纯

沙子的主要成分是二氧化硅，而芯片制造要用到其中的硅元素，也就是单晶硅。这一步需要将硅元素从沙子中提取出来。

目前，主要的提纯手段是将沙子和焦煤放到1800℃的环境中，二氧化硅还原成纯度为98%的单质硅，然后用氯化氢提纯出99.99%的多晶硅，接着进一步提纯99.999999999%的单晶硅。

2）制作硅锭

目前，制作硅锭的方法主要是直拉法，高温液体的硅元素中加入籽晶，提供晶体生长的中心，晶体慢慢向上提升，同时以一定的速度绕着升轴旋转，单晶硅锭就这样形成了。

3）切割硅锭

圆柱体的硅锭还不能用来制作芯片，需要将硅锭切割成1mm厚的圆片，也就是我们常说的晶圆。切割工具是“钻石锯”，价值连城啊。

下图显示了已经切割完成的晶圆，晶圆上还有一个缺口：第一是为了定出晶圆的方向，第二，为了运输拆卸方便。

4）研磨晶圆

切割出的晶圆表面不光滑，需要仔细研磨，打磨因切割造成的凹凸不平的表面。研磨后，还需要用特殊的化学技术进行清洗，最后抛光，到了这一步，晶圆才制作完成。

前工程的主要流程是在晶圆上制作出带有电路的芯片，其中要用到光刻机，世界上最先进的EUV光刻机，只有荷兰的ASML能够生产。

1）涂抹光刻胶

这一步将光刻胶涂抹到晶圆上，光刻胶是一种感光材料，受到光线照射后会发生化学反应。将光刻胶滴到晶圆上，通过高速旋转均匀一致的覆盖到晶圆上，呈一层薄膜。

2）紫外线照射

这一步进入光刻工艺，需要用到光刻机，是整个CPU制作环节，最复杂、成本最高的。将紫外线通过预先设计好的电路图案磨具，照射到光刻胶上，达到电路图复制的目的。

3）光刻胶溶解

这一步主要是为了溶解经过紫外线照射的光刻胶，未被照射的部分会完整保留下来。溶解后完成的晶圆经过冲洗、热处理后进入下一个环节。

4）蚀刻

将晶圆放到特殊的蚀刻槽中，通过药剂的腐蚀作用，将暴露在药剂中的晶圆进行蚀刻。蚀刻完成后，整个晶圆的首层电路图就完成了。

目前，大多数的芯片晶体管采用了FINFET工艺，单层处理可能无法做出所需要的图案，要经过多次的“涂胶-光刻-溶解”，才能获得最终需要的3D晶体管结构，如下图所示，显示了一个晶体管的结构。

5）离子注入

蚀刻完成的晶圆，不具备芯片所需的电气特性，需要强行将离子注入到晶圆内部，用于控制内部导电类型。经过这一步，晶圆内部的某些硅原子替换成了其他院子，产生了自由电子和空穴的性能。

6）绝缘层处理

到了这一步，晶体管的雏形基本完成，利用气相沉积法在硅晶圆的表面沉积一层氧化硅膜，形成绝缘层。

7)沉淀铜层

将铜均匀的沉积到绝缘层，下一步可直接在铜层上布线。需要再次用到光刻机，对铜层进行雕刻，形成源极、漏极、栅极。

8）构建互联铜层

这一步主要是将晶体管连接起来，也需要经过铜层沉积-光刻-蚀刻开孔-沉积绝缘层等步骤，最终形成非常复杂的多层电路网络。实际最终完成的电路结构会高达几十层。

G/W检测，用于检测晶圆上的每块芯片是否合格。通过探针，输入信号，检测输出端的信号，确定芯片是否合格。

1）晶圆切片

使用0.2mm的“钻石锯”对晶圆进行切割，切割后的每一小块晶圆（指甲壳大小）都单独成为一个CPU内核，这个过程会有很多破损的芯片，被直接丢弃。

2）内核装片固定

切割完成的芯片，也就是CPU内核，无法直接使用，需要将内核固定到基片电路。

1）封装

这一步给固定好的内核装片，安装一个可以使用的外壳，这个外壳不仅提供固定作用，还可以保护芯片，封装基板的触点与内核装片一一对应，比如intel的LGA封装技术。

2）等级筛选

新的CPU诞生了，还面临最后一道工序，需要测试每一片CPU的稳定工作频率、功耗、发热情况，在这个过程中，如果发现一些硬件方面的取消，会采用硬件屏蔽措施对CPU进行阉割，将CPU分为不同的等级，intel的i3、i5、i7就是这样产生的。

3）装箱零售

CPU经过等级筛选后，就进入装箱包装的环节了。有些进入零售渠道，有些打包出售给联想、戴尔、惠普等主机厂商，称为“散片”。

总之，芯片的制造是集多种工艺大成，我国也投入了大量的资金用于研发芯片，但是整个半导体生态链的完善，需要不断积累的过程，并不是钱能能够解决掉的问题。

芯片（集成电路）真是伟大的发明

芯片其实是半导体元器件的统称，成千上万个晶体管集成地一起，我们称之为集成电路，我们平常见到的大大小小的专用IC，单片机，CPU等其实就是集成电路。集成电路有薄膜（thin-film）集成电路和厚膜（thick-film）集成电路。薄膜（thin-film）集成电路是把电路制造在半导体芯片的表面上；厚膜（thick-film）集成电路是独立的半导体体设备和被动的组件，是集成到衬底或线路板的小型化电路

我们经常看到“我国制造不出高精密的光刻机”，“我们的芯片制造受制于人”，“新先进的ASML光刻机数亿美元一台，有钱也买不到”这样的新闻。所以我猜测芯片上成千上万的晶体管是“刻”上去的。设计、生产高端的芯片的确是非常的困难。芯片的生产是非常复杂的，网上找到一个放大再放大后的NAND Gate(与非门)，大概就是下图的样子。

芯片的设计、生产虽然是相当复杂，但我们国家的发展和进步也是不可阻挡的。虽然目前在芯片设计、制造上是远远落后，但我认为用不了多久，我们一定会赶上来的。

感谢您的阅读！

我们为什么那么在意光刻机呢？为什么因为没有ASML的光刻机，而备受“煎熬”呢？这里就涉及到芯片一个重要的内容——光刻。当然，我们知道的光刻机，实际上也被称为模对准曝光机，曝光系统！

意思是通过光刻机，再利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜。

所以，除了这种造价昂贵的光刻机之外，一块芯片，想要真正的实现上千万个晶体管都安装在芯片上，它一定是需要多种程序共同协作的。

通过硅原料——通过熔炼，并且经过拉晶，形成硅晶柱——并且形成硅锭以后，用钻石刀将它横切成圆片，形成硅晶圆。

我们在这块圆形片中，涂上光刻胶，然而在通过紫外线透过掩膜，刻出预先设计的电路图案——再经过蚀刻，将主要是化学物质溶解掉不需要的部分。

其实，光刻，蚀刻的过程就是晶体管注入的过程，特别是蚀刻以后，离子注入，最后切割，封装等等动作。

实际上，我们能够看到芯片制作的难度，人类在一个一个的克服，可是你也发现了一些问题，比如说我们现在缺乏的光刻机，一直在被国外垄断，因为一些外部因素，导致我们在芯片工艺中还处于劣势，比如即使现在的上海微电子，也不过是90nm的光刻机，这种劣势如果不能过够打破，终究还是被外国技术钳制。

这是我们未来很难，且必须打破的禁锢，芯片制作困难，而打破这种禁锢更困难。

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