芯片是怎么制造出来的？原来过程这么复杂

别看芯片的体积小，但制造难度非常大，我们一般看到的芯片是小小的一枚，但是在显微镜下，如同街道星罗棋布，整齐有序，其中无数的细节令人惊叹不已。

沙子是我们生活中非常常见的一种物质，它的主要组成成分是石英，也就是二氧化硅（SiO2），沙子中二氧化硅含量高，因此，对于半导体产业来说，沙子是再合适不过的原料了。制作半导体材料所需要的原料是单晶硅，因此，需要先将沙子中的氧去除，从而得到单质硅。所以说原材料是足够的，但是生产过程却异常杂，简要说明一下步骤。

1、对沙子进行脱氧，提取沙子中的硅元素，这也是半导体制造产业的基础元素。

2、硅熔炼 ，通过多脱氧，熔炼，净化得到大晶体，就是大大的一坨，学名叫作硅锭。

3、硅锭切割，把硅锭横向切割成圆形的单个硅片，也就是大家所说的晶圆，晶圆会进行抛光打磨，打磨甚至可以拿出来当镜子用的光滑度。

4、涂胶，在旋转过程中向晶圆上均匀的涂上一层薄薄的胶。

5、光刻、通过光刻机把一个已经设计好芯片电路的芯板上所有的电路图都刻在晶圆上，此时形成了芯片的核心电路图案。

6、掺杂、在真空中向硅中添加其它的元素，以改变这些区域的导电性，这是为了下一步半导体晶体管制造奠定基础。

7、MOS管制造，MOS管是构成芯片门电路的核心，一个芯片有几十亿个这样的晶体管来组成，这一步主要的工艺就是制造MOS晶体管，形成MOS管包括元极，漏极，门极，沟区等在内的原件，然后盖上一层黄色的氧化层，再在最外层再覆盖上一层铜，以便能与晶体管进行电路的连接。最后一道工序就是把它们磨平

8、按照同样的工序制造几十亿个这样的晶体管，晶体管之间通过这些错综复杂的电路相连接，形成一个大型的集成电路。

9、检测、丢弃有瑕疵的内核，这些晶体都是在纳米级别的测试过程中，发现有瑕疵的内核将被抛弃。

10、切割、这样一个晶圆上一次会产生多个芯片内核，现在把它切割成每一个单独的芯片内核，切割后的芯片内核安装在芯片的基座上，这就是一个芯片的成品了。

11、等级测试以及评定、对芯片的最高频率，功耗，发热等进行评价，按照测试结果，评定以不同的型号进行出厂销售。

现在的芯片无处不在，从手机到人工智能再到航空航天，每一项技术都离不开芯片的支撑。虽然看起来这这十一个步骤很简单，但是其中包含的技术和工序等等十分复杂和精细。

1.芯片的原料晶圆，晶圆的成分是硅，是用石英砂提炼出来的，晶圆是提纯后的硅元素(99.999%)。然后，一些纯硅被制成硅晶棒，成为应时半导体制造集成电路的材料。将它们切片是芯片制造特别需要的晶片。晶圆越薄，生产成本越低，但对工艺的要求越高。2.晶圆涂层晶圆涂层可以抗氧化和耐高温，它的材料是一种光刻胶。3.在晶圆光刻显影和蚀刻过程中，使用了对紫外光敏感的化学物质，即它们在暴露于紫外光时会软化。通过控制遮光板的位置可以获得芯片的形状。在硅片上涂覆光刻胶，使其在紫外光照射下溶解。4.掺杂杂质以将离子注入晶片中，从而产生相应的P和N半导体。具体来说，工艺是从硅片上的曝光区域开始，放入化学离子混合溶液中。这个过程将改变掺杂区域的传导模式，使得每个晶体管可以被打开、关闭或传送数据。5.晶片测试在上述过程之后，在晶片上形成格子状的晶粒。每个晶粒的电特性通过针测试来测试。6.封装:成品晶圆固定，引脚绑定，根据要求做出各种封装形式，这就是为什么同一个芯片核可以有不同的封装形式。如迪普、QFP、PLCC、QFN等。这主要是由用户的应用习惯、应用环境、市场形态等外部因素决定的。7.芯片制造的最后一道工序是测试，可分为通用测试和专用测试。前者是测试封装芯片在各种环境下的电特性，如功耗、运行速度、耐压等。

一、根据芯片上集成的微电子器件的数量，集成电路（芯片）分为以下六类：小型集成电路，中型集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路，极大规模集成电路，GLSI等。

最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心。

根据电路特点，集成电路分为模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。

半导体集成电路工艺，包括以下步骤：光刻，刻蚀，薄膜（化学气相沉积或物理气相沉积），掺杂（热扩散或离子注入），化学机械平坦化CMP。

二、芯片制造如同盖房子，以晶圆作为地基，层层往上叠。没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此芯片设计师很重要。

在IC生产流程中，IC多由专业IC设计公司进行规划、设计，比如联发科、高通、Intel等。IC设计中，最重要的步骤就是规格制定。类比盖房子，先要决定要几间房子，有什么建筑法规要遵守，在确定好所有功能后再进行设计，这样才能免去后续多次修改的麻烦。

规格制定的第一步便是确定IC的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定需要遵守，比如无线网卡的芯片就需要符合IEEE 802.11规范，不然，就无法与市面上其他设备连线。最后确定IC的制作方法，将不同欧冠功能分配成不同单元，并确立不同单元间连接的方法，如此便完成规格的制定。

接着便是设计芯片的细节，就先初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在IC 芯片中，使用硬体描述语言（HDL）将电路描写出来，常使用的HDL有Verilog、VHDL等，使用程式码可轻易的将IC功能表达出来。

有了完整规画后，接下来便是画出平面设计蓝图。在IC设计中，逻辑合成便是将确定无误的HDL code，放入电子设计自动化工具（EDA tool），让电脑将HDL code转换成逻辑电路，并反复修改至无误。

最后，将合成的程式码再放入另一套EDA tool，进行电路布局和绕线。

参考文章：芯片到底是什么？https://blog.csdn.net/fuli911/article/details/116740481?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162415509316780274192768%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=162415509316780274192768&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-2-116740481.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=%E8%8A%AF%E7%89%87&spm=1018.2226.3001.4187

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