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來源今日半導(dǎo)體 知道嗎,？你手里拿的手機(jī),、辦公用的電腦、看的電視,，核心裝置就是芯片,。一顆芯片只有指甲蓋大小，上面卻有數(shù)公里的導(dǎo)線和幾千萬根晶體管,可謂世界上最精密的雕刻術(shù),。而如此精密的元件,，主要原料竟然是我們司空見慣的沙子。下面我們通過漫畫了解下,，從沙子到芯片的全過程,。 
硅熔煉：12英寸/300毫米晶圓級，下同,。通過多步凈化得到可用于半導(dǎo)體知道質(zhì)量的硅,，學(xué)名電子級硅（EGS），平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質(zhì)原子,。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的,，最后得到的就是硅錠（ingot）
單晶硅錠：整體基本呈圓柱形，重約100千克,，硅純度 99.9999％,。
晶圓：切割出的是晶圓經(jīng)過拋光后變得幾乎完美無瑕,，表面甚至可以當(dāng)鏡子。事實上,，intel自己并不生產(chǎn)這種晶圓,，而是從第三方半導(dǎo)體企業(yè)那里直接購買成品，然后利用直接的生產(chǎn)線進(jìn)一步加工,，比如現(xiàn)在主流的45nm HKMG（高K金屬柵極）,。值得一提的是，intel公司創(chuàng)立之初使用的晶圓尺寸只有2英寸/50毫米
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第二階段）：
 光刻：光刻膠層隨后透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下,，變得可溶,，期間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類似按下機(jī)械相機(jī)快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預(yù) 先設(shè)計好的電路圖案,，紫外線透過它照在光刻膠層上,，就會形成微處理器的每一層電路圖案。一般來說,，在晶圓上得到的電路圖案是掩模上圖案的四分之一。
光刻：由此進(jìn)入納米尺寸的晶體管級別,。一塊晶圓上可以切割出數(shù)百個處理器,，不過從這里開始把視野縮小到其中一個上，展示如何制作晶體管等部件,。晶體管相當(dāng)于開關(guān),，控制著電流的方向。現(xiàn)在的晶體管已經(jīng)如此之小,，一個針頭上就能放下大約3000萬個,。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第三階段）：
蝕刻：使用化學(xué)物質(zhì)溶解掉暴露出來的晶圓部分，而剩下的光刻膠保護(hù)著不應(yīng)該蝕刻的部分,。
清除光刻膠：蝕刻完成后,，光刻膠的使命宣告完成，全部清除后就可以看到設(shè)計好的電路圖案,。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第四階段）：
刻膠：再次澆上光刻膠(藍(lán)色部分),，然后光刻，并洗掉曝光的部分,，剩下的光刻膠還是用來保護(hù)不會離子注入的那部分材料,。
離子注入（ion implantation）：在真空系統(tǒng)中，用經(jīng)過加速的,，要摻雜的院子的離子照射（注入）固體材料,，從而在被注入的區(qū)域形成特殊的注入層，并改變這些區(qū)域的硅的導(dǎo)電性,。經(jīng)過電場加速后,，注入的離子流的速度可以超過30萬千米每小時,。
清除光刻膠：離子注入完成后，光刻膠也被清除,，而注入?yún)^(qū)域(綠色部分)也已摻雜,，注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經(jīng)有所不同,。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第五階段）：
電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅,，將銅離子沉淀到晶體管上。銅離子會從正極(陽極)走向負(fù)極(陰極),。
銅層：電鍍完成后,，銅離子沉積在晶圓表面，形成一個薄薄的銅層,。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第六階段）：
金屬層：晶體管級別,，留個晶體管的組合,，大約500納米。在不同晶體管之間形成復(fù)合互連金屬層,，具體布局取決于相應(yīng)處理器所需要的不同功能性,。芯片表面看起來異常平滑，但事實上可能包含20多層復(fù)雜的電路,，放大之后可以看到極其復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò),，形如未來派的多層高速公路系統(tǒng)。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第七階段）：
晶圓測試：內(nèi)核級別,，大約10毫米/0.5英寸,。圖中是晶圓的局部，正在接受第一次功能性測試,，使用參考電路圖案和每一塊芯片進(jìn)行對比,。
晶圓切片(Slicing)：晶圓級別，300毫米/12英寸,。將晶圓切割成塊,，每一塊就是一個處理器的內(nèi)核(Die)。
丟棄瑕疵內(nèi)核：晶圓級別,。測試過程中發(fā)現(xiàn)的有瑕疵的內(nèi)核被拋棄,，留下完好的準(zhǔn)備進(jìn)入下一步。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第八階段）：
單個內(nèi)核：內(nèi)核級別,。從晶圓上切割下來的單個內(nèi)核,，這里展示的是Core i7的核心。
封裝：封裝級別,，20毫米/1英寸,。襯底(基片),、內(nèi)核、散熱片堆疊在一起,，就形成了我們看到的處理器的樣子,。襯底(綠色)相當(dāng)于一個底座，并為處理器內(nèi)核提供電氣與機(jī)械界面,，便于與PC系統(tǒng)的其它部分交互,。散熱片(銀色)就是負(fù)責(zé)內(nèi)核散熱的了。 處理器：至此就得到完整的處理器了(這里是一顆Core i7),。這種在世界上最干凈的房間里制造出來的最復(fù)雜的產(chǎn)品實際上是經(jīng)過數(shù)百個步驟得來的,，這里只是展示了其中的一些關(guān)鍵步驟。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第九階段）：
等級測試：最后一次測試,，可以鑒別出每一顆處理器的關(guān)鍵特性,，比如最高頻率、功耗,、發(fā)熱量等,，并決定處理器的等級。
裝箱：根據(jù)等級測試結(jié)果將同樣級別的處理器放在一起裝運,。
零售包裝：制造,、測試完畢的處理器要么批量交付給OEM廠商，要么放在包裝盒里進(jìn)入零售市場,。
下圖是這個階段的一個總結(jié)圖（第十階段）：
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