為什么制作一塊芯片那么難？

制作一塊芯片的難度如同創造一座城市，甚至比創造城市更難！

從華為中興等一系列中國企業被芯片制裁，到中國勒緊褲腰帶造芯片，再到2022全世界都開始瘋狂造芯片。這塊近乎拇指大小的硅片，讓全世界都為之瘋狂。那么為什么芯片這么難制作呢？其原理和制作工藝到底是什么樣的，來一探究竟！無論是智能穿戴設備（智能手表手環），數字微波爐或者冰箱，更普遍的手機和電腦，物聯網設備等等都能見到芯片的身影。

芯片本質是什么：芯片又叫集成電路IC（一般是指大規模集成電路），一般的，其主要是由晶體管（半導體器件，二極管三極管或各類細分的門級元件）構成的大規模電路系統，現在主流手機電腦芯片內的晶體管都達到了百億級別，有的甚至上升至千億級，那么是如何在指甲蓋那么大小的面積上放置這么大規模的晶體管電路呢？

芯片的初級產物：晶圓片

芯片主要是在晶圓片上刻錄或者放置，最后切割等一系列操作的，我們可以類似看成一塊光盤，在光盤每一單位面積上放置或者雕刻某些東西，最后以單位面積為單位，將其切割而成的。

那么圓晶片又是啥？

是多晶硅溶解后摻入硅晶體，然后各類技術使其析出，形成圓柱形的單晶硅。然后硅晶再經過各種研磨，拋光，切片后，就形成了硅晶圓的片狀產物，也就是晶圓。

（晶圓制作到芯片出產的一般流程）

其實從晶圓生產的過程我們就能看出芯片制作的難度巨大，，光晶圓生產的工序與技術就涵蓋了材料學，光學，晶體學，還有工藝流程學，自動化等一系列學科，可見其難度之大。其實晶圓制作在芯片整個流程工藝上不是最難的！芯片架構設計：既然把芯片比做建城市，那么晶圓片只是將地皮推平而已，怎樣規劃和創造城市，才是最難的！

芯片的靈魂–––芯片架構芯片不是都一樣的，不同的架構（設計圖紙）就有不同的芯片種類，就好比城市的選型，是內陸城市還是沿海城市，這些城市又分為，是交通樞紐城市，還是港口城市等等，不同的芯片架構就又不同的芯片設計要求和制作工藝。目前主流的芯片架構就是ARM架構和英特爾的X架構，ARM主要應用于嵌入式系統（包括手機，嵌入式電腦，物聯網設備等等，華為麒麟處理器，蘋果A和M系列芯片都屬于arm架構），英特爾芯片主要是桌面級處理器，主要為了各類電腦而產生，也有部分嵌入式芯片和其他類型芯片。綜上所述，芯片架構是非常重要的，設計芯片架構涉及到的知識也是非常多的：數學（特別是矩陣論數學分析，應用數學模型––運籌學等），物理就更不用說了（電路分析學––模擬電路數字電路，自動化學，非線性系統的發熱建模等等），計算機科學（研究其時鐘頻率，脈沖信號，指令集等各類問題）等等。那么如何將芯片架構放置在晶圓片上呢？這就是芯片制作的核心問題所在，如同如何把圖紙上的城市建設出來！

***---芯片的母胎

***的原理是什么？***的初步處理圓晶原理比較像一般的電路板制作，利用設計好的模版去除晶圓表面的一層保護膜。然后將晶圓浸泡在設計好的腐蝕液里面，失去保護膜的部分被腐蝕掉后就形成了我們需要的電路了。然后用純水洗凈殘留在晶圓表面的雜質。其中曝光機就是利用紫外線通過模版去除晶圓表面的保護膜的設備。那么最后 我們就可以將***看成是如何將設計圖紙映射在單位面積的圓晶片上的。可見其制作工藝是何種的復雜和精細。

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目前商業芯片制作公司有哪些呢？

最著名的是中國臺灣的臺積電：一家積體電路和圓晶生產廠商，像蘋果，華為，高通等一系列科技公司大部分都在臺積電進行實際生產制作。

韓國三星公司：三星自家也有自己的代工廠，自家芯片包括其他公司芯片都可以在三星進行生產，不過業界有人認為三星和臺積電在生產工藝上還是存在一些差距的，所以臺積電占比更大一些。

三星半導體和臺積電

不過不論國際科技風云如何巨變，中國人總能找到方法去應對。相信國家在不久的將來就能在強大的基礎科學和科研實力下在尖端芯片上占有重要一席。