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芯片上為什麼可以集成晶體管

科技 更新时间:2024-10-05 12:24:19

如果要評選世界上近一百年最偉大的工業品,芯片無疑是其中最具代表性的,芯片制造是真正意義上的“點石成金”,售價高昂的芯片,原材料不過就是普普通通的沙子而已,從沙子到城市,制作過程非常複雜。

早期,芯片被發明的時候,“晶體管”是制造出來,并一個一個用電路手動連接起來,那時候“晶體管”不是現在的晶體管,其實是一個一個的元件,用電線連接起來。

芯片上為什麼可以集成晶體管(新世紀的科技晶體管構成的芯片)1

但現在這種工藝中,手工制造幾十上百的晶體管再放到矽基上,再用電線連接起來,比登天還難了,所以采用的是全套高科技産品了。

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晶體管是怎麼塞去的?

我們知道現在的芯片制造是光刻,用光刻機把電路圖投射到塗了光刻膠的矽晶圓上,而投射後矽上,就形成了電路圖。再通過刻蝕機把沒有被光刻膠保護的部分腐蝕掉,就在矽晶圓上形成了坑坑窪窪。

接下來就是等離子注入,賦予矽晶體管的特性,将等離子注入這些坑坑窪窪,再穩定下來就形成了晶體管,這就是晶體管形成的過程。

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沙子,是制造芯片最基本的材料,而脫氧後的沙子,是半導體制造産業的基礎。通過多步淨化得到可用于半導體制造質量的矽,學名電子級矽(EGS),最後得到的就是矽錠

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先溶解光刻膠,光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉,清除後留下的圖案和掩模上的一緻再進行蝕刻,使用化學物質溶解暴露出來的晶圓,剩下的光刻膠保護着不應該蝕刻的部分。

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 離子注入:在真空中,用經過加速的原子、離子照射(注入)固體材料,使被注入的區域形成特殊的注入層,改變區域的矽的導電性。

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 電鍍:在晶圓上電鍍一層硫酸銅,把銅離子沉澱到晶體管上。銅離子會從正極走向負極。電鍍完成之後,銅離子沉積在晶圓表面,形成薄薄的銅層

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晶體管是怎麼連接起來的?

在等離子注入之後,并穩定下來形成晶體管之後,還會有一道工序,就是鍍銅,在矽基表面塗上一層銅。而在鍍銅之後,再通過光刻、刻蝕等動作,将鍍上去的這一層銅形成一條一條的線,這些線是按照芯片設計電路圖有規則的把晶體管連接起來的。

而芯片的電路圖可能有幾十層,所以這樣的過程也會重複幾十次,但原理就是這樣的,光刻-刻蝕-等離子注入-鍍銅 。

所以現在的芯片制造,是真正的高科技,甚至是考究一國高科技水平的産品。

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就成為了我們平時能夠看到的芯片

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總結

正因為芯片制造的流程複雜,研發投入大,回報周期長,失敗率高,産業更新快,所以形成了非常高的行業門檻,技術也被歐美日壟斷,再加上起步晚,缺乏良性的市場支持,使得我國的芯片制造走得非常艱難,不單單芯片,從電腦到手機的系統,國際互聯網科技巨頭在衆多基礎科學領域,投入非常大也有很多的專利積累,而我們中國互聯網(公司)都在忙些什麼呢……?

但基礎總要有人來打,如果當下沒有公司願意實實在在的投入基礎研究,真正做紮實技術創新,那麼在未來的技術競賽當中,我們又拿什麼去應對呢。

糧食、軍工、通信設備等,之所以叫做戰略物資是因為這些東西,隻有在自己有的時候才能便宜買到,自己沒有求着買的時候各種麻煩就來了,而那些“造不如買,買不如租”的思想,隻會讓我們錯過真正獨立自主機會。

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