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芯片究竟是怎么制造的?

    如果要评选世界上近一百年最伟大的工业品,芯片无疑是其中最具代表性的。芯片制造是真正意义上的“点石成金”,售价高昂的芯片,原材料不过就是普普通通的沙子而已。
    芯片,又被称作微电路,是指内部含有集成电路的硅片,体积非常小。我们可以将芯片的制造比拟成用乐高积木盖房子,通过一层又一层的堆叠,以完成自己期望的造型,而不同的造型可以实现不同的功能。
    那芯片究竟是怎么制造的呢?
    我们以CPU芯片为例,来看一下简化版的制作过程。
    首先,故事会从一捧沙子开始。沙子已经是纯度比较高的二氧化硅,经过筛选和熔炼,能够冶炼出高纯度的硅(Si),制作成硅锭。
    之后再用切割机切割成薄片,也就是晶圆(Wafer)。晶圆需要进行一些处理,再进入光刻环节。这有点类似于胶片感光的原理,通过紫外线照射,把预先设计好的电路图,刻到光刻胶层 。
    然后再经过:蚀刻、离子注入、电镀、抛光等,将极其复杂的电路结构,在晶圆上制造出来
    最后测试、切割、封装,就成为了我们平时能够看到的CPU芯片。
    芯片制造的技术,之所以非常的困难,就在于要通过将近5000道工序,把数亿个晶体管,在一片只有指甲盖大小的硅晶片上制造出来,还要进行复杂的逻辑设计,难度不亚于把全国的路网,规划到这一点点的空间里面。正是因为制造的流程非常复杂,研发投入大,回报周期长,失败率高,产业更新快,所以形成了非常高的行业门槛,技术也被欧美日垄断。再加上起步太晚,缺乏良性的市场支持,使得我国的芯片制造,走得非常艰难。
    2018年4月16日晚,美国商务部对外宣布“禁止美国企业在未来7年之内,向中国电信设备制造商中兴通讯,销售元器件和技术”。中兴通讯可能正在遭遇成立以来的最大危机,因缺乏“高端芯”研发制造能力,其相关业务可能遭遇重创。

不只是芯片,从PC到手机的操作系统,国际互联网科技巨头在众多的基础科学领域,投入都非常大,也有很多的专利积累。而我们中国的互联网公司都在忙些什么呢?
    基础总要有人来打。如果当下没有公司愿意实实在在的投入基础研究,真正做扎实技术创新,那么在未来的技术竞赛当中,我们又能拿什么去应对呢?
    粮食、军工、通信设备等等,之所以被叫做战略物资,是因为这些东西,只有在自己有的时候,才能便宜的买到,自己没有,求着买的时候,各种麻烦就来了。
    而那些“造不如买,买不如租”的买办思想,只会让我们错过真正独立自主的机会。


来源:中科院长春光机所 

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