点沙成芯，一粒沙里整个世界

给你一堆沙子，能做什么？

建一栋房子？摊一张玻璃？

或者……造一枚芯片？

芯片是当今所有电子产品的核心，

它的精密程度决定着我们生活的智能走向。

从小小沙砾到炙手可热的科技心脏，

是什么魔法能够“点沙成芯”？

事实上，沙子并非出生即点亮科技树，

想要成为精密的芯片，

还要从硅（Si）这种元素说起……

单纯的硅并不导电,

用特殊的物理或化学方法处理后,

就能改变它的电导率，

让硅能在电压作用下极微弱地导电。

还有其他材料也能用类似的方法改变电导率，

我们把它们统称为半导体材料。

利用半导体材料的特性，

可以制造出极其微小的晶体管，

从而构建出容纳了百亿晶体管的芯片。

制造芯片和造房子十分类似，

高楼平地起，地基是关键。

芯片的“地基”就是晶圆片，

那晶圆是从哪里来的呢？

让我们跟随小新和小白，

一起探秘沙子是如何闯关升级为芯片的吧！

第一关：沙子提纯

高纯度的硅砂进入工厂，

经历一番高温还原反应和化学提纯反应后，

蜕变成纯度99.99999999%的多晶硅。

第二关：拉伸变形

多晶硅的内部结构不够稳定，

为了让它变得适合制造晶圆，

把多晶硅加热至熔融状态，

将其变成结构稳定的单晶硅棒。

第三关：打磨切割

单晶硅棒被修整打磨后，

切成“厚厚的薄片”（0.5mm-1.5mm），

经过研磨、清洗、抛光等处理，

一块块锃亮如镜的晶圆片就被做出来啦。

第四关：涂抹光刻胶

接下来，晶圆片被密封包装，

送进无尘超洁净车间。

经过烘焙成膜后，

光刻胶被均匀喷淋到了晶圆表面，

形成保护层。

第五关：紫外线光刻

光刻胶碰到紫外线会发生变质，

我们用紫外线透过掩膜版照射晶圆片，

由于掩膜版上图形的遮挡部分不会被照射，

电路图案就会被转录到晶圆片上。

第六关：精密加工

氧化，刻蚀，离子注入……工艺线上十八般武艺各显神通。没有被光刻胶保护的部分，进行各种复杂的物理化学反应，一个个晶体管逐渐成形。
第七关：沉淀铜层

此时需要在晶圆表面上沉积铜层来布线。

再次经历削磨、光刻、刻蚀等操作，

沉积下一层铜层，

来回往复，将晶体管连接起来，

形成极其复杂的多层连接电路网络。

Final：芯片封装

芯片加工的最后一关，

需要将整个晶圆切割成一个个集成电路裸片，

经过电路测试之后，

将裸片与底板、散热片等部件进行组装，

至此，一枚完整的芯片就诞生啦！

等等，你以为结束了吗？

每一枚高质量的芯片都要经历重重考验，

打通“等级测试”这道“隐藏关卡”，

就能够顺利上工了。

如今一颗芯片含有上百亿晶体管，

无论是设计还是制造，

都已经是高度自动化的过程。

从芯片的规格书开始，

芯片设计过程就在不停的

和各种EDA工具打交道，

即便是芯片制造的过程，

也离不开EDA的支持。

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