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為什麼用沙子就可以造出芯片

生活 更新时间:2024-11-27 19:56:53

近年來,美方單方面挑起的貿易戰,通過芯片封鎖,我國曾一度遭遇芯片危機。而現今,芯片短缺已經成為我們日常關注的話題,大多數國人已經逐漸意識到,隻有自主研發才能避免受制于人。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)1

去年,我國曾計劃将在2025年實現70%芯片國産自給率。說到芯片的生産,很少有人知道,其實芯片的原料主要來自于沙子中的矽元素。

而沙子中的矽元素,約占地殼總質量的1/4!因此大多通過沙子來提速半導體行業的主要原料矽。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)2

在半導體工業上,其實提取矽的工藝較為容易,而且純度都能達到較高。沙子的大量存在,使得矽原料成本日趨降低,從而在一定程度上降低各類電子産品的價格。

此前雷軍更是稱,未來幾年内,芯片的價格會低到跟沙子一樣。還有人開玩笑說,拉一車沙子進去就能有大批芯片生産出來。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)3

但多年過去了,芯片的價格并沒有跟沙子一樣。事實上,沙子想要制作成芯片,涉及到的技術遠遠要複雜多了。

目前,隻有純度較高的“單晶矽”,才能被當做芯片生産的原材料。據相關統計,沙子要做成芯片,需要經過6000多道工序!其複雜程度難以想象,而涉及到沙子生産成芯片的流程,主要有4個主要步驟。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)4

首先,要先從原材料的提純開始處理。我們之前說到,矽是制造芯片的原料,因此第一步先将沙子中的矽提純。高純度的矽才能滿足芯片制作要求,因此要将純度提到接近100%的程度!提純之後變成高純度的“單晶矽”。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)5

這些矽還要通過切割成片狀,以此行成矽晶圓片,而這些圓片要求厚度在0.8mm以下!然後還要将其打磨至光滑铮亮,這些過程還隻是最開始的原料提速步驟而已!真正要制成芯片還未開始。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)6

接下來還要涉及光刻和刻蝕工藝。切成片光滑的矽晶圓片,還要将其放進燒爐,等其表面生成較為均勻的氧化膜,再塗上光刻膠,然後開始進行光刻處理。

先将設計好的電路圖通過紫光等,投射在矽晶圓體上,再用刻蝕機将塗有光刻膠矽基底分離出來,最終形成電路。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)7

電路完成還要注入離子。然後進行熱處理,等這些離子全部穩定下來,才形成晶體管,而需要幾十億晶體管才能構成芯片!之後還需要鍍銅、打磨、光刻、刻蝕等工藝,從而将晶體管一一連接起來。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)8

這些過程還需要反複進行,芯片有多少層電路,就得重複多少遍!最多可高達20多遍!這些完成之後,芯片制造流程基本算完成了。

加工好的矽晶圓片切割成小塊,再經過加裝底座、散熱、測試等步驟,最終封裝成可應用到設備的芯片。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)9

總而言之,這就是沙子變成芯片的基本原理,但實際過程遠遠更加麻煩複雜。因為涉及的工藝都十分精密,并且需要通過數千道工序。想要芯片變成沙子價,基本是不可能了。

除此之外,還需要很多高科技設備,例如光刻機。我國目前光刻機的水平遠遠落後國外,并且在提純方面,也大多依靠從日本進口。芯片的研發,不僅需要花費大量成本,還需要足夠的技術水平。

為什麼用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)10

現如今,芯片已經應用于各個領域,從日常使用設備到AI人工智能,再到航天領域,這些都離不開芯片的支撐。

希望在未來,我國能在芯片領域上取得新的成就,這樣才能縮短與世界發達國家的核心技術差距。

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