从沙子到芯片的制造过程ppt
这玩意咱们每天都离不开，但他的心脏居然是沙子做的。他的外壳来自一种石头，而他的能量来自几种特定的矿。嗯，你手里的这台小机器，他的诞生之旅比你想的要复杂，也硬核的多。 想知道他是怎么造的吗？跟上，咱们今天就去产线上看看。首先得明白，手机可不是一个工厂搞定的，它是一条遍布全球的供应链的最终产物， 几十家公司分布在不同国家，生产各种零件。最后呢，才会在一个巨大的总装厂里碰头。 所以咱们的故事得从地底下说起，一切始于挖矿。屏幕、玻璃和芯片，也就是手机的心脏，都来自石英沙里提纯的硅，没错，就是沙子 电池，那可是铝合金的天下，这俩矿物全球就那么几个地方有，手机外壳通常是铝。 这玩意从铝土矿里来，电路里呢，有铜，还有一丁点，但极其关键的黄金用在接口上导电又防锈嘛。 还有一帮叫稀土的矿物扬声器，震动马达里的小磁铁，还有屏幕上鲜艳的色彩，都得靠它们开采和提炼。那可是重工业，把成吨的石头变成零件厂需要的金属和粉末。 手机里最复杂的零件是啥？毫无疑问是片上系统，也就是 soc。 这可不只是 cpu， 它是整个手机的大脑，处理器、显卡、内存、 wi fi 全都集成在一小块规片上。 制造这种芯片的精度简直不可思议，是在一种叫京元代工厂的地方完成的。脑在造着，其他零件也没闲着， 比如屏幕。咱们摸的这层玻璃叫强化玻璃，经过了特殊的化学处理，玻璃底下才是真正的显示面板， oled 或者 lcd， 最后显示面板触摸层数字化， e 和保护玻璃被压成一个整体，一个高精度的三明治。 同时摄像头也在组装着。手机摄像头简直是微缩技术的奇迹，它由一组微型镜片构成，材质是高级塑料或玻璃，必须完美对齐才能聚焦， 整个过程都在无尘室里进行。当然还有电池，大部分都是锂电池。现在需要一个地方把所有零件连起来，这个地方就是印刷电路板，就是咱们拆开任何电子产品都能看到的那块绿色、蓝色或黑色的板子。 他就像手机的神经系统，把大脑和其他所有器官连接起来，用一种类似光刻的技术把电路图印在板子上。芯片、屏幕、电视、摄像头和主板。所有零件都准备就绪，他们终于要碰头了， 手机将在这里诞生一条混合了高速自动化和精准人力的生产线。第一步叫表面贴装技术。 主板先通过一台机器，这机器会在需要焊接的地方精准的涂上焊膏，然后主板进入下一台机器切片机。这玩意是个快的不可思议的机器人，他的机械臂会从圈轴上抓取芯片内存和几百个微小的电阻电容，然后精确的放在焊膏上。 放满了零件的主板会通过一个回流焊炉，高温会把焊膏融化，然后冷却凝固，把所有零件永久的焊在主板上。搞定 自动光学检测相机会检查每块主板，确保没有一个零件放错了位置。接下来轮到人工合办自动组装了。手机的金属中框可能是一整块铝选出来的，也来到了产线上，现在完整的主板被拧上或卡进中框里， 工人或机器人开始连接那些大一点的零件，像纸一样薄的柔性排线被小心的扣进微小的接口里，用来连接摄像头。侧边按钮和充电口。 电动马达和扬声器也装了进去。电池是最后几个装的零件之一，通常用强力胶固定， 然后如果手机防水，还要在中框边缘仔细的涂上防水密封胶。屏幕模组被接上，然后小心的压合到位密封整个机身装上后盖。硬件层面，一部手机就完成了，但他还不能用， 还没有灵魂。下一步安装软件，手机被放进架子里，连接起来操作系统，比如安卓被刷进内存里。除了系统，还有驱动程序，就是告诉系统怎么用摄像头、指纹传感器这些硬件的小软件， 当然还有厂商自己定制的界面。手机第一次被点亮。最后一步是极其严格的品控测试， 每部手机都得通过自动测试站，一台机器测试 wi fi、 蓝牙和蜂窝网络诊断软件，检查所有传感器是否正常，阿速记检测动作， 陀螺仪检测方向，还有距离传感器就是打电话时自动熄屏的那个摄像头要测试对焦色彩和污点。除了全部测试，还会从每批里随机抽样，搞破坏性测试， 机器人模拟跌落机器，摆完手机还有测试防水的，嘿，看着都心疼对吧？做了所有测试的手机会贴上最后的标签，包括那个独一无二的识别码， 清洁，贴上屏幕保护膜，然后和数据线、说明书、充电器一起放进零售包装盒里。喜欢今天的内容记得点个关注呀，下期更精彩！
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03:01查看AI文稿AI文稿就这块小挑片，排队都抢不到，说白了就是芯片公司垄断暴利，把价格抬上去了。方向不算错，碳太省事了。你想知道它凭什么这么贵？就从最不起眼的矿开始一层层追上来。矿造芯片跟挖矿有什么关系？去看了就知道， 这也叫 ai 产业链，满地石头， 这些石头就是整条 ai 产业链的起点。铜铝稀土这些金属，还有高存石英，全是后面所有电子材料的原料，所以芯片的根扎在矿里，原料在这儿，但石头不能直接做芯片，下一步看它怎么变成能用的材料。 这车间比矿场干净多了，但那炉子干嘛呢？也练提算，矿石要变成电子级，规高群铜，特种气体，这些材料纯度门槛极高，差一点就全废等等。所以不是矿多就能造芯片，是得先提算到极致。对，提纯就是第一道材料约束。 但光有材料还不够，得有造芯片的机器，这机器比芯片大还精密 这机器比芯片还大还精密。这是光刻机刻蚀设备，陈集设备，他们才是决定芯片能不能造出来的关键。技术门槛极高，交一台等很久，产能有限。我一直盯着芯片公司，没想过造芯片的机器本身就是瓶颈，有了机器，材料才能真正被加工成芯片。走去铲线， 这产线全是黄光一片，龟片上刻那么多电路，这就是精元制造高权龟做成龟片，在设备上刻出电路，但先进技枪式良率提升极难排，单排的很紧，所以这一层也卡脖子，潜能最集中在这。但裸刻刻好，还不能直接用，得封装， 封装不就是把芯片包起来吗？有什么难的？ ai 芯片用的先进封装，是把多个螺品拼成一颗算力芯片，这层产能是整条链最窄的地方之一等等。所以芯片设计公司想造多少不是自己说了算。 封装产能直接卡着，最终芯片能出多少？你追到这该回头看看整条链了。矿场提存设备精元封装，我一路追上来，每层都加了价值，每层也都卡着脖子。还有最上面一层芯片设计， 它决定算力架构，但潜能受限于你刚追过的全部环节里最窄的那一关。所以这颗芯片贵不是芯片公司一家说了算，是整条链从矿到芯片最窄的那个环节。在决定权局， 你从矿追到了芯片，现在知道它凭什么这么贵了。
1.5万焕景的祁北历险记
05:21查看AI文稿AI文稿一把散沙能做芯片吗？先别急着下判断，你看沙子里藏着大量硅原子，只是和氧缠在一块，还混着杂质。把氧抖掉，把杂质捡出去，硅原子就会往金源那边跑，它们自己会排的整整齐齐，拼成芯片的基底材料。 可这才排了一小段就卡了壳，剩下的杂质要踢到什么程度，原子又要排的多齐。跟着走完这趟旅程，你就知道芯片怎么从沙里长出来。要把硅从沙子里请出来，第一步得进电弧炉，一千八百度的高温下，碳会抢着和氧结合， 氧跟着碳变成二氧化碳从炉口跑掉，剩下的硅溶成液体沉在炉底流出来，冷透了就是野金级粗硅。一百个原子里，九十八个是硅， 剩下两个是杂质，这就够了吗？差得远。做芯片的硅纯度得往上提好几个量级，反复蒸馏反应，把杂质一点点往外赶，到三个九才刚够。做太阳能电池到八个九能做些功率器件， 离芯片还差一截。芯片要的是十一个九，一百亿个原子里最多留一个杂质，为什么要抠到这个程度？纳米尺寸的晶体管里哪怕只混进一个杂质，原子，整个开关就废了， 纯到十一个九总可以了吧？别急，很多人栽在这一步。要是把熔龟随便放凉，原子会到处自己成核，凉透了是多金龟。一块一块碎着拼起来的电子跑进去，撞上金界就弹回来，根本走不远。 芯片要的不是纯硅块，是一整块原子朝向全一致的单晶硅，没有晶界挡路，电子才能顺着金壳一路跑到底。那整根的单晶体是怎么长出来的 办法？说穿了很简单，找个引路人，先放一小块完美的单晶硅当紫晶，它的原子是排齐的，让紫晶轻轻碰到熔硅表面，再以极慢的速度往上提。熔硅里的硅原子会照着紫晶的排列方向一层一层粘上去。 只要速度控制得够稳，拉出来的整根硅棒从头到尾都是一块单晶。有了硅棒，下一步就是把它切成能用的薄片。 整根龟棒硬邦邦的，不能直接做电路，用金刚石线锯，整根切成一毫米左右的薄片。 刚切下来的片表面毛糙，满是锯痕，反复研磨抛光，把表面的凸起一点点磨掉，到最后表面粗糙度不到零点一纳米平的。像镜子这种原子级平整的表面才能往上印纳米级的电路 晶圆磨平了，就可以往上印电路了。先在表面匀匀悬涂一层对光敏感的光刻胶，把印着电路图案的眼模板盖在上方，对准位置，紫外光一打，被光晒到的胶化学性质就变了。 显影液一冲，晒过的胶被洗掉，露出底下硅的窗口。光的波长越短，能印出来的线条就越细。现在的极紫外光刻能印出三纳米宽的线条，比头发丝细两万多倍。 图案印上去了，接下来要把它刻进龟里。印在胶上的图案只是个掩护，真结构要靠刻带电的等离子体。从上往下轰，把没被胶盖住的龟一点点打飞。 这一步最讲究直上直下，不能往胶的底下钻，刻到目标深度。把剩下的胶去掉，龟上就留下了立体的凹槽，这些凹槽就是未来晶体管的位置。纯硅不怎么导电，做不了开关，得往里掺点东西， 往一边打进去少量膨圆子，做成 p 型规，另一边打进去少量零圆子，做成 n 型规。两种规碰在一块，接触面就形成了 p n 结。 加正向电压，电流能过去加反向电压，电流就被挡住。一个能开能关的小开关就这么成了。单个开关啥也干不了，得把它们连起来。在晶体管上面铺一层绝缘层，刻出小洞，当连接孔 沉上一层同座导线把这一层的晶体管连起来，一层不够就再铺一层，再连一层，像搭立交桥一样。现在的先进工艺要叠十几层布线才能把上百亿个晶体管全连完。 所有导线连起来总长度有好几公里。所有层都做完，金源上排满了带检测的小金粒，碳针挨个点上去测性能，坏得直接标出来淘汰。 测完沿着划片道切开一颗一颗分开合格的晶粒挑出来粘到封装基板上，用细金线把芯片上的焊盘和基板银角连起来， 盖上黑色的保护外壳，把银角露出来。到这一步，它才是你平时见到的那个芯片。回头看这趟旅程说穿了一点都不神秘。从沙子里把龟请出来，踢掉所有杂质，给原子找个方向排得整整齐齐。成单晶， 切成薄片磨平，印上图案，刻出开关，连好线路，封上外壳，就是你手机电脑里跑的那块芯片。几百道工序折腾几个月，本质上就是在做一件事，把硅原子排整齐，在上面搭一座纳米级的小城市。
35动动微课
01:34查看AI文稿AI文稿你拿的是什么芯片呢？这是芯片？哪有那么哪有那么大的芯片？对啊，你你没见过吗？这个芯片 我没有见过，这么大，它为什么是为什么这么大？为什么是圆的？这个这个这个，这个就比较复杂了，最开始它是硅棒，它是圆的吗？因为为了节约成本， 本身就是圆的，只是说他还没有切割，没有最后的封测。什么材质做的呀？像这种，你看他，他那么像玻璃， 你想不到吧？这是沙子做的，哈哈哈，怎么沙子怎么能做？用沙子提成，然后做成硅棒，硅棒变成了金元之后呢，还有两个大工序， 一个前道，一个后道。前道工序里面就比较复杂了，里面涉及到光刻，也有氧化刻蚀，还有镀膜工艺， 还有不断的清洗，抛光，研磨，抛光，然后再镀膜，再清洗，再光刻，挺复杂的一个过程。前道进行完之后呢，再就到咱们的后道 厚道就是测试，然后再进行封装切片，最后出场才是手机里面那个小小的，你看那个小小的才能出场。队长你现在知道了吧？咱做半导体的可一定要知道这些哦，下次不能说不知道了嘞。好好好。
1.2万小鹏有话说
01:49查看AI文稿AI文稿不起眼的石英砂，竟然是所有芯片的起点！第一集带你看懂沙子是如何变成硅晶圆的！一粒随处可见的沙子，为什么走进芯片工厂以后就能身价暴涨？上篇从原料开始，看他怎样被提纯，拉成单晶硅棒、切成晶圆，再把表面洗到纳米级干净沙粒的第一次职业培训现在开始。 沙子中的二氧化硅是硅和氧在一起的化合物，还加着不少杂质。工厂通过高温还原得到粗硅，再经过化学提纯，制成电子级多金硅。普通砂粒想进芯片场，第一关就是把杂质捋粒洗的还干净。 芯片里的电流非常微弱，少量金属或其他杂质就可能改变电性，制造漏电或者降低量率。所以皮醇不只是看起来干净，而是要把材料控制到极高纯度。纳米世界里一点点脏东西也能拥有主角级破坏力。 高纯硅融化后，用紫晶接触溶液，边旋转边缓慢上拉，硅原子按照紫晶的排列方式继续生长，最终形成圆柱形单晶硅棒。它像一根没有糖的银色棒棒糖。真正值钱的是里面连续整齐的金格 单晶硅棒被切成薄圆片，再经历倒角研磨和镜面抛光变成晶圆。表面必须极其平整，因为后面每一层都要在它上面精准对齐。地基要是歪一点，几十层以后就不是芯片，而是纳米版违章建筑。 晶圆表面常见的麻烦包括颗粒、有机物、金属离子、化学残留和自然形成的氧化层，肉眼完全看不见。但在纳米电路旁边，一粒微小灰尘就像高速公路中央的一块巨石，清洗的目标是按污染物类型逐个处理。 精原会进入湿法清洗设备，常见的思路是用适合的化学体系去除有机物和颗粒，再处理金属离子，需要时还会短暂去除表面氧化层，每一步之后都用超纯去离子水充分漂洗，防止上一种药液跑去下一站串门。强腐蚀性化学品只能由专业设备处理，千万别在家复刻， 洗完还不能湿漉漉地去涂胶，残留水分会留下水痕，甚至让光刻胶粘不牢。所以精原要被彻底漂洗和干燥，再进行脱水烘烤。随后常用增黏处理，让光刻胶更愿意贴住硅片。就像刷墙前，墙面得先干净干燥别掉粉。
30依然二小姐
06:41查看AI文稿AI文稿我一直以为芯片就是把电路印在硅片上，几分钟就能搞定。直到我看完整个制造流程才发现，一块指甲盖大小的芯片，光是制造时间就要整整三个月，而且中间要经历将近一千道工序，任何一步误差超过百分之一， 整块晶圆直接报废。更离谱的是，里面塞了九百一个晶体管，每一个都只有几十纳米宽，只有新冠病毒尺寸的三分之一。 而制造他的那台机器，一台就要一百七十亿人民币，全世界能造的厂商只有一家。他到底是怎么把九百亿个肉眼根本看不见的东西，精准塞进一块比蚂蚁还小的芯片里的？首先你得知道，芯片的核心是晶体管， 你手里这部手机内部大大小小的芯片加在一起，光晶体管总数就达到九百亿个。而整颗 cpu 里面，不只有晶体管，还有十七层金属导线密密麻麻叠在一起， 结构复杂程度比一栋百层摩天大楼还要夸张。但整个芯片的厚度还不如一根头发丝。要在这么小的空间里完成这么复杂的结构，每一道工序都必须精确到纳米级。 而这九百四十道工序里，最贵、最难、卡脖子最狠的那一关，叫做 euv 光刻，这一关中国目前还没能完全突破。那这些晶体管到底有多小？最新一代分 f e t 晶体管沟道尺寸只有三十六纳米乘以六纳米，两个晶体管之间的间距只有五十七纳米， 什么概念？一根头发丝的直径大约是八万纳米，也就是说，在一根头发丝的横截面上，你可以并排放下将近一千四百个晶体管，这种精度已经完全超出了人类肉眼和普通显微镜的感知范围。制造它根本不是在加工，而是在操控原子。那制造这样的芯片到底从哪里开始？ 答案是沙子。普通的海滩沙子里含有大量二氧化硅，经过高温提纯之后，变成纯度高达百分之九十九点九九九九九九的硅，也就是俗称的九个九纯硅。每十亿个硅原子里杂质不能超过一个，但光有纯度还不够。硅必须是单晶结构，原子排列整齐划一， 才能让电流按照设计的方向精准流动。所以要把这团纯硅放进高温炉里融化，再用一颗单晶种子慢慢旋转拉出来，长成一根巨大的单晶硅柱，切成薄片，就是硅晶元。 一片三百毫米的硅晶元，原材料成本不过一百美元，但如果加工成高端 cpu， 整片晶元的总价值可以突破百万美元，涨幅超过一万倍。硅晶元进入晶元厂之后，才是真正噩梦的开始。 晶源厂的洁净是面积相当于八个足球场，里面摆着四百三十五台造价从几百万到上亿不等的精密设备。 整个生产过程中，硅晶源被密封在一个叫 f o u p 的 专用容器里，由天花板上的自动轨道系统运送， 全程不允许人手触碰。为什么？因为一粒肉眼几乎看不见的灰尘落在晶源上，就能直接毁掉一整颗芯片。这个洁净室的空气洁净度是普通手术室的一千倍。 而接下来这一关，是全世界只有一家公司能跨过去的门槛。整个制造流程里最不可替代的一环就是 euv 光刻。 euv 是 极紫外光，波长只有十三点五纳米，比普通紫外光短了将近二十倍。为什么要用这么短的波长？ 因为光的波长决定了能刻出多细的线，波长越短，线路就能刻的越细，塞进去的晶体管就越多。但问题是，这种极紫外光及其脆弱，碰到任何物质都会被吸收，连空气都能把它挡住，所以 uv 光刻机内部必须保持接近完美的真空状态。 更疯狂的是 euv 光源的产生方式，机器每秒向真空枪里射出五万个直径只有三十微米的吸液滴，然后用一束高能激光精准击中每一颗吸液滴，吸在瞬间被气化成等离子体， 就在这个爆炸的瞬间释放出极紫外光。这套系统每秒要完成五万次精准击中，精度要求高到什么程度？ 相当于从两公里外用针尖精准刺穿一颗悬浮在空中的沙粒，而且每秒要刺中五万次，一次都不能偏。产生的极紫外光还要经过十几面特殊反射镜才能到达京元。每一面镜子的平整度误差不能超过零点一纳米，相当于在地球表面造一面镜子， 起伏不能超过一粒花生米的高度。这家公司叫 asml， 总部在荷兰，一台机器售价超过三亿美元，每年产量不超过六十台。这台机器的零部件来自全球超过五千家供应商，少了其中任何一家，整条生产线直接停摆。 而中国目前一台 euv 光刻机都买不到，因为它被列入了对华出口管制清单。这也是为什么芯片问题已经不只是一个技术问题， 而是一个关乎国家命运的战略问题。但不管这台机器有多难得到，它的工作原理本身同样让人叹为观止。 uv 光刻机把电路图通过眼模板投影到晶圆上，图案缩小四倍之后精准打印到光刻胶上。一颗 cpu 需要八十块不同的眼模板，每一块造价三十万美元，八十块加起来就是两千四百万美元。 光眼模板的成本就已经够普通人买好几套北京学区房了。光刻完成之后是刻石，刻石机用高能等离子体轰击晶圆表面，这团等离子体携带的能量足以在那秒内轰碎任何材料。但他被精准约束在比指甲盖还小的枪室里，沿着光刻胶留下的图案把材料切割掉， 误差不超过几个纳米。接下来往沟槽里填入同等金属形成导线，再用研磨液把表面磨平，光刻刻时填充研磨。这四步加在一起算一轮，整颗芯片要走完将近八十轮， 加在一起就是整整九百四十道工序。三个月不停歇，但光刻和刻时还不够。芯片真正能思考的秘密，藏在一个叫离子注入的步骤里。机器把磷或者膨像炮弹一样轰进硅原子里，只打进去一个杂质原子，就是靠这个微量掺杂才能让硅变成可以开关的半导体。 但轰击会损伤硅，所以之后还要用退火炉加热修复，就像骨折之后还要打石膏一样。至此，这颗芯片的身体才算真正造完了。 三个月。九百四十道工序走完之后，每一颗芯片还要经历一轮残酷的淘汰赛，你花六千块买的 i 五和花一万两千块买的 i 九，很可能出自同一批硅晶源。 只是命运不同。好的麦 i 九有几个核心坏掉的降级麦 i 五？这就是芯片行业里著名的分级机制，一片晶源一滴都不浪费。最后，晶源被激光切割成独立芯片，封装成你手里那块黑色方块。 从一粒沙子到你手里的 cpu， 动用了人类在物理、化学、光学、材料学上几乎所有的顶尖成果。但有一个问题始终悬在那里，中国什么时候能造出自己的 euv 光刻机？这个问题的答案可能比你想象的更复杂，也比你想象的更重要。你觉得这一天还要等多久呢？
250科普创纪元
05:03查看AI文稿AI文稿一个视频让你了解芯片制造全过程，看完之后，你会发现自己强的可怕，芯片的大小呢，差不多是和我们的指甲盖一样大，可你要是把它不断的放大呢，就会发现一个神奇的世界，那是一座纳米级的超级城市， 布满了亿万条经历的道路，那每一条呢，都整整齐齐，严丝合缝，没有一丝杂乱。可能 人会问哈，为什么芯片那么重要？因为所有的电子设备能正常工作，能够接收指令，数据处理全靠芯片发号施令。 就像心脏为人体输送血液，那芯片呢，就是无时无刻给电子设备输送算力血液。那一旦芯片不工作，小到智能家电停摆，大到航天设备瘫痪，那整个现代科技体系呢？是瞬间停转。 那为什么造芯片那么难呢？全球能造顶尖芯片的国家是寥寥无几啊，因为造芯片可不是单一的技术比拼，而是一场全能考试，要融合材料科学、机械工程、电子工程、化学、物理、光学等多个领域的顶尖技术，少一样都不行。 那更关键的是啊，他考验的是全产业链的一个实力，从原料到设备，从设计到加工，任何一个环节被卡脖子都造不出合格的芯片。那说了这么多呢，到底怎样才能造出一颗芯片呢？ 没错哈，制造芯片的核心原料呢，就是我们平常随处可见普通到不能再普通的沙子。那不过呢，也不什么沙子都行哈，因为芯片的核心载体呢，是硅，而硅呢，是从石英砂中提取的，所以我们需要找到的是二氧化硅含量极高的石英砂。 那这种沙子呢，纯度高，杂质少，才能为后续加工打下好基础。把开采出来的石英砂呢跟焦碳混在一起，冲进两千摄氏度的高炉里，那这个时候呢，你就会得到粗硅，纯度大概是百分之九十八， 这远远不够啊。于是呢，你就继续提纯，通过绿化、蒸馏等多道工艺，再去除大量杂质后呢，你最终能得到纯度百分之九十九点九九九。累积九个九的多金龟， 纯度呢是足金的一百万倍。不过啊，多金龟呢还不能直接用来造型片，需要把它变成单金龟。那这个时候啊，就用到了直拉法，把多金龟放进石英干锅，加热到一千四百摄氏度，把它融化成液体，再用一粒极小的单金龟晶种轻轻触碰页面， 一边呢缓慢提拉，一边呢匀速旋转。几个小时后啊，你就能得到一根圆柱形的单金龟棒， 经过滚磨、切割、倒角、研磨、化学石刻等多道工序啊，这个时候的金棒的直径呢会变得极度均匀。 之后呢，就像切火腿一样，把硅棒切成一片片极薄的硅片，这个时候啊，叫硅晶圆，再经过双面的抛光打磨，一张干干净净光溜溜的甚至达到原子级平整的空白晶圆就做好了。 注意，这是芯片制造的关键一步，也是最难的一步。你需要先将金元表面涂一层感光光刻胶， 烘干后呢，放进光刻机，把提前设计好的芯片电路蓝图，里面包含几亿个晶体管的布局，用极紫外光精准的印在光刻胶上。这里的光刻机啊，就是新闻里经常提到的那个光刻机卡脖子设备， 一台全球最顶尖的光刻机，售价呢是要三十亿美元，重量呢是一百六十五吨，那全世界呢，尤其只有荷兰阿麦斯能够生产。光刻工艺呢，被称为芯片制造的灵魂，是芯片制造过程当中难度最高，成本最高的环节，直接决定了芯片的性能。 那目前成熟制成大概是十四纳米，最先进的已经是达到了三纳米，两纳米级别。 刻蚀，顾名思义相当于雕刻，就是将光刻胶上的电路图案啊，精准的转移到下层的薄膜或硅衬顶上。目前主流的刻蚀方法呢，是干法刻蚀，刻蚀完成后呢，你还需要往硅片里加入硼、 磷深等高能离子，改变特定区域硅的电子浓度，这样呢才能保证晶体管的导电性稳定，让芯片能正常工作。 而这一步啊，就有点像盖高楼啊，你需要在精原上一层一层往上镀膜，那先铺一层绝缘层，防止电路之间的短路，再镀上铜屋等金属层作为导电线路。然后啊，用精密工艺打出亿万颗超微型铜孔， 把上下不同层的线路打通后呢，再拉上纳米级的超细铜丝，搭建出立体的线路网。那一台顶尖的芯片呢，最多能叠出十到十五层，这样的立体布线，密密麻麻却井然有序。 总的来说啊，最后两道工序呢，是比较简单的，从挖沙开始，在经历了三个月，一千多道工序呢，你终于得到了心心念念的芯片之后啊，这些芯片呢，会被打包装送到全世界的电子工厂，贴在电路板上，和其他原件焊接在一起，就成了我们身边各种电子设备的核心大脑， 那今天啊，芯片的技术呢？还在不断的进步，并且不断逼近物理极限，于是工程师们开始探索新的路线，新的材料，甚至用光来代替电传递信号。你学会了吗？
1.9万小白学财经
00:48查看AI文稿AI文稿一块 cpu 的 诞生需要经过五千多道工序，难度比造核弹还复杂。首先， cpu 的 起点是石英砂，将砂子高温熔炼提纯，得到百分之九十九点九九纯度的单晶，规定再切成三百毫米的薄圆片，这就是晶圆， 每片晶圆刻上编号和切口，让机器识别方向。接下来的制造过程耗时约三个月，经历五千多道工序，数百台设备，不是每颗芯片都完美，有缺陷的会被标记并淘汰。 同样的晶源，根据测试性能分出 i 三、 i 五、 i 七、 i 九。一颗 cpu 就 像一座百层高的电路摩天大楼，数十亿个晶体管层层堆叠，在五纳米支撑下，单个晶体管尺寸仅三十六乘六乘五十二纳米，这已经不是单纯的工艺问题，简直是工业的奇迹。
2431阿楠探秘
08:21查看AI文稿AI文稿导弹啊，战斗机啊，手机啊，汽车呀，医院的设备啊，包括楷书的故事机啊，全都需要芯片。给小孩讲大人书，今天讲芯片战争，可以先替孩子点赞收藏。 你觉得这个世界上最厉害的武器是什么？导弹，核弹，原子弹，哈哈哈，是一粒沙子啊，沙子在沙子里会提炼出一种叫硅的东西，然后在上面刻电路，放晶体管，这就是我们所说的芯片。 你知道芯片上的零件有多小吗？不知道，你头上有头发吧？有啊，拔一根给我，疼不拔？哈哈哈，想象一下就行啊。一根头发的直径大概是七万纳米， 而最先进的芯片零件只有三纳米，一根头发的粗细可以并排放两万多个芯片零件。那不是比细菌还小？嗯，比细菌还小几十倍，跟病毒差不多。大人能造出这么小的东西，你不觉得不可思议吗？ 那是谁造出来的呢？故事啊，得从一个脾气特别差的天才说起。一九五六年，有一个叫肖克利的人， 他拿了诺贝尔物理学家，他发明了筋体管，也就是芯片零件的老祖宗最重要的那个东西。 那这个人呢？是天才，但是他有一个巨大的毛病，你猜是什么？你都说过了，脾气不好呗，是特别不好，他专治他暴躁，他不信任任何人，甚至像审犯人一样，用测谎仪去审自己的员工。那谁能受得了呀？没人受得了啊。 于是八个年轻的工程师就集体辞职。在那个年代，这叫背叛。那肖克利就气疯了，管这八个人叫八叛逆。但是这八个叛逆创办了一家公司，叫锌铜半导体公司。后来这个锌铜公司就像蒲公英一样， 它的精英就像种子一样飞到哪，哪就会长出一个伟大的公司来。像什么英特尔啊， amd 啊，这些公司你听说过吧？英特尔我知道，噔噔噔噔噔。哈哈哈，对对对，英特尔就是先同的两个创始人出去开的。 现在硅谷几乎所有的芯片公司，你往上捣都能捣到这八个叛逆，那整个硅谷的诞生就是他们离开肖克利那天开始的。 那肖克利呢？肖克利很厉害，他拿了诺贝尔奖，但他的公司破产了，而那八个叛逆，每一个都成了亿万富翁。 拿了奖不一定能赢，顾守自己的那点东西，谁都不信任，最后输掉的一定是你。不是最聪明的人能赢，是能让别人愿意和你合作的人能赢。 但是先同公司的故事只是芯片历史的开头，接下来的故事就更传奇了。你知道全世界最先进的芯片几乎在一个地方生产吗？是美国吗？不是美国，是咱们的台湾省一个叫台机电的公司， 全世界百分之九十以上最先进的芯片都是他们那造的，像什么英伟达呀，苹果呀，高通啊，得排着队找他们，太夸张了吧。 嗯，创办这家公司的人叫做张中谋，这个人出生在大陆，在美国半导体公司，他干了二十五年，干到了副总裁， 五十四岁，别人都要退休了，他突然回到了台湾省，从零创业，五十四岁才创业。嗯，五十四岁才创业，而且做了一个所有人都觉得疯了的决定。他不设计芯片，他只帮别人造芯片，你设计，我制造，那这不就是大工厂吗？嗯， 当时所有人都嘲笑他呀，你芯片公司，你不设计芯片你干什么呀？但是张忠谋想的特别清楚， 他说骨腾宝发明印刷机之前，在欧洲只有教堂和国王能读书，有了印刷机所有人都能读书。那我就是芯片界的印刷机啊，让全世界有好想法的人都可以把它变成真正的芯片， 就是把门槛降低了。哎，把门槛降低了，门槛一降低，创新就爆发了。原来全世界只剩下几个大公司能玩芯片了，对吧？那现在一个大学实验室的好想法，一转身就能变成真芯片。 造芯片到底有多难呀？啊？好难。哈哈哈，造先进的芯片啊，需要有一种机器叫做光刻机，全世界只有荷兰一家公司能造一台多少钱？你猜猜？一个亿，十几亿人民币， 有钱你还得排队。这个光刻机十万多个零件，你比如镜头是德国蔡司的光源技术来自于美国组装。在荷兰，没有任何一个国家能独自造出一台光刻机，一个国家都造不出来吗？这就是芯片最特殊的地方， 芯片是人类有史以来合作程度最高的产品，没有之一。你用的每一部手机，其实背后站着几十个国家的几千家公司。 一粒沙子变成芯片，要跨越七万公里的供应链，经过上千道工序，七万公里绕地球都快两圈了。对啊，哈哈哈，你知道地球迟到是四万公里啊。嗯， 一个指甲盖大小的东西绕了地球快两圈才造出来，太难了。所以谁掌握了芯片，谁就掌握了未来。你看导 弹啊，战斗机啊，手机啊，汽车呀，医院的设备啊，包括楷书的故事机啊，全都需要芯片。我听说有人不想卖给我们芯片，嗯，芯片战争打到今年， 突然出了一个所有人都没想到的反转。你看造光刻机、造芯片的设备，你猜猜还需要什么？ 需要什么呀？需要一些特别稀有的金属，其中有两种啊，一种叫乙，一种叫炕啊，名字不重要，你记住这件事就行了。就是造芯片的机器内壁需要一层涂层来保护，不然几天就腐蚀坏了。这个涂层是用乙做的。 再比如五 g 的 芯片的关键零件必须掺这个炕才能工作。那这两种金属谁最多呢？当然是中国， 全世界百分之六十以上的乙核炕都来自于中国的稀土。而且咱不光是家里有矿啊，从矿石里提炼到芯片能用的纯度， 整个过程极其复杂。中国是花了几十年，一代一代科学家接力，才把技术研究透了。所以别的国家你就是有矿，你也练不出来。那美国呢？ 你看最近几个月，美国有两家做芯片设备涂层的公司，乙的库存用完了，直接停产了，他不是不想接单，是真的没原料了。过去这些年一直是美国不让芯片卖给我们， 但是现在造芯片的机器需要中国的原料，没有这些原料，机器开不了芯片就造不出来了。所以他不让我们买芯片，我们也可以不让他买原料，谁都离不开谁。哎，这就是芯片战争这本书最核心的一句话， 没有任何一个国家能够独自拥有一项真正重要的技术。你掐别人脖子，早晚发现自己的脖子也在别人手里， 那应该怎么办呢？那只有两条路嘛，一条是继续互相掐，掐到最后都难受。或者坐下来谈，你需要我的稀图，我需要你的光刻机。咱合作把蛋糕做大呀。那你想想，人家为什么必须和你合作呀？手里得有别人需要的东西。对， 一粒沙子变成芯片，需要全世界最聪明的人一起合作。但让别人愿意和你合作的前提是你自己得有价值。 其实听凯叔讲到这，可以让孩子展开想象，除了芯片，未来二十年各个国家都希望拥有的会是什么呢？评论区里聊一聊。
794凯叔
02:20查看AI文稿AI文稿你知道手机里那颗指甲盖大小的芯片是怎么塞进去几百亿个晶体管的吗？说起来他的老家就是沙滩上的沙子，只不过用的是石英沙。先把它提炼成比较纯的硅，随后再融化了，用一根小紫晶慢慢往上拉， 拉成一根又大又圆的龟棒子。这个过程叫提拉法，看起来简单，实际上特别磨人，温度、速度都得控的死死的，差一点都不行。龟圆子要是排的不够整齐，后面做出来的电路就容易漏电，或者干脆不工作。 拉好了之后，再用金刚石线锯，切成一片一片薄薄的圆片，这就是精圆。一片大概零点几毫米厚，像一面小镜子，能切出两百多颗芯片。精圆做好了，真正的麻烦活才开始。 工程师先在晶源表面涂一层感光的胶，叫光刻胶，有点像涂了一层特殊的油漆，然后送进光刻机里，把设计好的电路图通过一个眼模板，用紫外光投影到晶源上， 那个眼模板一个就要三十万美元，比豪车还贵。光照完了再用显影液一冲，被照到的胶就融掉了， 电路图案就算印上去了。这一步是整个制造过程里最金贵的环节，光刻机一台就得几个亿，运转起来跟印钞机差不多，但印上去的只是个模子，后面还得接着干。用等离子体或者化学药水去往下刻，把漏出来的地方挖成沟槽，这叫刻石。 然后再把铜或者骨之类的金属填进去，形成导线，或者填氧化物做绝缘层。一层做完了，再来下一层，涂胶、曝光、 显影、刻蚀、填充，反反复复，一颗芯片通常有八十多层，每一层都得和前面对的严丝合缝，偏几纳米都不行，要知道一根头发丝就有六万纳米粗， 这中间还得不停的洗。为什么要洗？因为只要掉一颗灰尘，整片晶圆可能就废了，所以用的水都是超纯水，比纯净水还干净的多。洗完了还得拿显微镜照，看看有没有缺陷，一发现问题赶紧调参数。 整个流程走下来差不多要三个月，中间要经过上千道工序。等所有层都做好了，再用激光把晶源上的芯片一颗颗切下来，好的挑出来测试，没问题再封装，最后才能装到你的手机或电脑里。沙子就这么一步一步变成了今天最精密、最值钱的东西。
449万物原理
