【科特怪】突破制裁要从这一块东西说起

芯片，一块看似微小普通，但被视为现代科技技术的代表，人类科技的巅峰，几乎所有的智能电子设备都离不开它。

世界上最大的半导体市场在中国，但是技术却远不及其他国家。中国每年要向美国进口的芯片高达2000亿美元，而目前美国对华为的核心技术制裁毫不留情，华为进入了前所未有的困境，可见掌握核心科技是多么重要。

芯片怎么制作出来的，为什么它有这么大的魅力？

硅锭

所有的芯片都源自于一种非常简单的原材料沙子，沙子主要由二氧化硅组成，为了确保得到硅晶体符合后续芯片生产的严格标准还需要提纯、切片等完成一系列复杂的化学和物理过程。

设计（中美最大的差距）

像该房屋一样，在建筑之前要先有一张设计图，高度复杂的芯片，由数十亿个集成互联的晶体管组成，微控制器和加密芯片等复杂电路构建在仅数平方毫米大的半导体表面上。这么多的器件，自然离不开深入的设计过程。

包括定义芯片功能，仿真芯片的技术和物理特性，测试芯片功能以及确定各个晶体管的连接，规划集成电路和开发夹层三维结构需要使用特殊的设计工具。然后将它们转移至光掩模，通过提供电路的几何图像，光掩膜就可以在后续的芯片制造过程中用作图像模板。

制造（中美差距至少两代）

基础材料：将沙子和碳混合加热至高温除去氧元素，使沙粒转化为多晶硅。接着还需要完成一系列其他步骤才能造出成品（一种极纯的单晶硅,又称为硅锭，硅锭的每千万个硅原子中只存在一个杂质原子）

晶圆

硅锭存在多种直径，最常见的是150毫米，200毫米和300毫米。晶圆的直径越大，能容纳的芯片就越多。最后利用特殊的锯切技术可以将硅锭切割成极薄的晶圆,它们是芯片制造生产的基础。

生产坏境：为了确保芯片能够再现蓝图的微观结构，必须保证生产环境是恒温恒湿和无尘的。在洁净室内，每十升左右的空气中不得存在超过0.5微米的尘微，其环境比手术室更干净，这在这些生产区域的工作人员工作时必须遵循其最严严格的服饰，不得化妆，佩戴首饰。所有员工只能从一个特殊的通风区域出入洁净室的生产区域。

制作流程：

01

光刻

晶圆将被置于温度约1000摄氏度的高炉中，以氧化表面。产生非导电层后使用离心力使光刻胶均匀的分布在非导电层上，这个涂覆的过程会产生一层光敏层，然后再特殊的曝光机即步进机中,通过光掩模对晶圆进行曝光，通过光掩膜，将电路设计中的复杂几何图案转移到硅片上。

02

蚀刻

显影有芯片图案的区域露出下面的氧化层，并将未显影的部分保持原样，保护氧化层,再下一步，使用湿法蚀刻或者等离子蚀刻,蚀刻掉暴露的氧化层。在等离子蚀刻中，特种气体会在反应室中与需要去的材料相结合。于是，上一步暴露出来的细微结构就被移除了。

03

氧化层生长

去除光刻胶残留物，清洁晶圆,使其进一步氧化，在氧化层上淀积导电多晶硅。再次涂抹光刻胶晶圆，通过光掩膜曝光，并将曝光部分的光刻胶移除之后,蚀刻多余的硅和薄氧化层,使这两层仅在光刻胶下方中央保持完整。完成以上步骤后需进行掺杂，就是通过离子注入机,将杂质原子注入暴露的硅中，在微米级实现暴露硅导电率的改变。

04

蚀刻+成型

去除光刻胶残留物，淀积另一层氧化层。再涂一层光刻胶，通过掩膜进行曝光后去除。蚀刻接触孔，连接导电层，通过在溅射机中,将金属合金沉积到晶片上，形成集成的接触和互联结构。完成后再涂一层光刻胶，通过掩膜曝光、去除、蚀刻。

05

机械打磨

过程结束后，未曝光的部分保持原样,为了与下方各层接触提供接触点，为了保证互联层上方的绝缘层表面光滑，我们使用化学机械工艺，以微米精度抛光多余的材料。并重复多次以上独立步骤，直至完成集成电路。

封装

封装

将芯片安装在外壳中，并连接端子，半导体器件的成品就制作完成了，完成封装的半导体器件就可以通过不同类型的端子安装在电路板上，其连接点可超过1000个。

测试

使用尖端技术对芯片进行测试，确保其质量和产量符合标准。在生产的各个阶段，研究和开发人员会使用扫描电子显微镜反复检查芯片。由于这些器件十分微小，粗细仅和人的头发相当，因此用于这些器件检查和缺陷分析的设备也需要同样精准。

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芯片的制造不仅是技术含量的体现，还是一个国家综合科技实力的体现，以最近美国制裁华为的种种行为来说，中国摆脱外国核心技术的垄断迫在眉睫，也提醒着每一位中华儿女，最靠谱的方式只能是靠自己。

愿中国突出重围，杀出血路！