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看完这个文,你还会高喊快快造出“中国芯”?

发布时间:2019-02-14 20:03:45 所属栏目:外闻 来源:IT派
导读:副标题#e# 芯片不是光靠投入大量时间和金钱就能制造得出来的。制造芯片涉及的核心材料技术,说一句外国仍把中国摁在地上,一点都不过分。 在中国和外国这两国的较量中,究竟哪一国更占上风?有说中国吊打外国,有说外国轻松把中国摁在地上摩擦,双方都列举了

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。

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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

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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:

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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?

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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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这块晶圆上的小方块就是芯片。芯片放大了看就是成堆成堆的电路,这些电路并不比那台30吨计算机的电路高明,最底层都是简单的门电路。

只是采用了更多的器件,组成了更庞大的电路,运算性能自然就提高了。

据说这就是一个与非门电路:

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提个问题:为啥不把芯片做的更大一点呢?这样不就可以安装更多电路了吗?性能不就赶上外国了嘛?

这个问题很有意思,答案出奇简单:钱!

一块300mm直径的晶圆,16nm工艺可以做出100块芯片,10nm工艺可以做出210块芯片,于是价格就便宜了一半,在市场上就能死死摁住竞争对手,赚了钱又可以做更多研发,差距就这么拉开了。

说个题外话,中国军用芯片基本实现了自给自足,因为咱不计较钱嘛!可以把芯片做的大大的。

(编辑:开发网_开封站长网)

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