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点沙成晶:芯片制造光刻技术有多难?
  2020/3/10 17:12:51 4 引用:

  芯片制造、量子技术和航空发动机技术并称科技产业的三顶皇冠,是强国竞争的制高点。在量子技术上。中国起步和美国几乎并肩,因此美国对中国实施高科技制裁,首当其冲就是芯片制造和航空发动。美国打压最为严厉的企业包括设备制造商华为、通讯制造商中兴、移动芯片制造商中芯国际。美国制裁中国的芯片主要有两个原因,控制Chip顶端生态,防止美式间谍通讯装置被无害设备取代。

  芯片生产是一个点点沙成晶的过程,和传说中的点石成金也差不太多。从石沙到晶圆再到芯片,价值密度直线飙升。真正的芯片制造过程十分复杂,下面我们为大家简单介绍一下。
  晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。单单从晶圆到芯片,其价值就能翻12倍,2000块钱一片的晶圆原料经过加工后,出来的成品价值约2.5万元,可以买一台高性能的计算机了。

  点沙成晶图片为光刻机。
  从熔融态Si中拉出晶圆并切片,获得晶圆后,将感光材料均匀涂抹在晶圆上,利用光刻机将复杂的电路结构转印到感光材料上,被曝光的部分会溶解并被水冲掉,从而在晶圆表面暴露出复杂的电路结构,再使用刻蚀机将暴露出来的硅片的部分刻蚀掉。
  激光蚀刻
  晶圆片抛光后利用光刻机将设计好的电路转印到晶圆上。
  在晶圆上刻蚀出来复杂的电路结构。接着,经过离子注入等数百道复杂的工艺,在1平方厘米的范围内制造出数亿个晶体管。
  镀铜切削
  镀铜后再切削掉表面多余的铜
  再覆盖上铜作为导线,就能将数以亿计的晶体管连接起来。
  经过测试、晶片切割和封装,就得到了我们见到的芯片

   一块晶圆经过数个月的加工,在指甲盖大小的空间中集成了数公里长的导线和数以亿计的晶体管器件,经过测试,品质合格的晶片会被切割下来,剩下的部分会报废掉。千挑万选后,一块真正的芯片就这么诞生了。

  光刻机——卡脖子环节
  制约集成电路技术发展的有四大要素:功耗、工艺、成本和设计复杂度,其中光刻机就是一个重中之重,核心技术中的核心。
  一些装备由于其巨大的制造难度被冠以“工业皇冠上的明珠”的称号,最主流的说法是两大装备:航空发动机和光刻机,最先进的航空发动机目前的报价在千万美元量级,但是最先进的光刻机目前的报价数亿美金,并且还不一定能买到。
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