世界上第一个造芯片的人是谁，他怎么知道沙子可以造芯片？

世界上第一块芯片是 杰克·基尔（Jack Kilby）比发明的。

杰克·基尔（Jack Kilby）

至于你提问的“他是怎么知道沙子可以造芯片”下边介绍里有粗体字注解

杰克·基尔比（Jack Kilby，1923年11月8日－2005年6月20日）是集成电路的两位发明者之一。1947年，基尔比获得伊利诺伊大学的电子工程学学士学位，1950年获得威斯康星大学电子工程硕士学位。1958年，成功研制出世界上第一块集成电路。2000年，基尔比因集成电路的发明被授予诺贝尔物理学奖。

沙子最一般的组成成份为二氧化硅，通常为石英的形式，因其化学性质稳定和质地坚硬

当然，要使大街货的沙子变成充满科技感的CPU其中必然会经历一系列复杂的过程。首先，就要对沙子进行提纯，在亿万颗砂砾中选择出最纯净的单质硅原料，这个过程也存在较大的难度。需要将天然沙子放在专门的高温处理仪器上进行高温熔化，而后冶炼出精度高达99.99%的单质硅晶体，这才算是走完了“万里长城第一步”，接下来还有重重关卡在等候。

基尔比的父亲是位电气工程师，并担任过堪萨斯电力公司的总裁，在世人们看来，基尔比的确是个典型的理工男。基尔比身高一米八九，有着一张和善的脸和一头地中海式的卷发，与人说话时的语速慢得出奇。然而，基尔比的动手能力却可谓为一流。而且，基尔比始从始至终乐意被人们当作一名工程师来对待，且对自己的动手能力向来颇有自信。

1958年，基尔比34岁，正式加入德州仪器中工作。当时美苏冷战进入第一次高潮期。1957年，世界上第一颗人造卫星被苏联航天机构成功地送上了预定轨道，美国内舆论一片哗然，美国当局以及美国军方部门对此倍感压力。当时美国军方本已与德州仪器建立起合作关系，美国军方要求德州仪器研制出小型化的计算机设备。可是，基尔比倒是觉得，与其按德州仪器计划的那样把所有的成品元件整合到一起，倒不如一开始就把这些元件集成到一块芯片上。如此便可避免各元件间连接显得很是复杂。他利用德州仪器其他员工们外出度假之机，独自呆在半导体实验室中就此展开研究。

杰克·基尔（Jack Kilby）

基尔比通过两个多月的努力，到1958年9月12日，基尔比发明出了全球第一块集成电路样品，这件东西有半英寸长，由做在一块锗片上的两个电路组成。随后，基尔比向他的同事们展示了这个样品。当他紧张地检查好连接，推上开关，一条浅绿色的模型线横穿示波器的屏幕，画出一条完美的正弦波形，实验成功了！基尔比的成功很大程度上仰仗着他堪比外科医生的过人手艺，手工将元件用细金属线与芯片连接起来，但距离能在工厂流水线上进行实用化生产还有相当的距离。”

全球第一块集成电路

前面说了基尔比和他发明了全球第一块集成电路，后面自然还要说到诺伊斯。诺伊斯从小在美国中西部一个普普通通的乡村成长，没有显赫的家庭背景，完全凭借着自己的勤奋与聪慧，在世界半导体行业中创出了一番大事业。世界IT业界中流行着这样一种说法：“集成电路芯片的发明专利是由两个人共同持有的，一个是基尔比，另外一个人就是在IT界中名气响当当的诺伊斯。”

诺伊斯与摩尔等人于1957年创立仙童半导体后不久，仙童半导体跟德州仪器一样，亦试图找出让计算机设备小型化的方法。于是，诺伊斯为首的研究团队便不得不攻克大量的难题。其中最为关键的一个技术难点在于，“电路中电线越多，电子脉冲就绕得越远，而人们无法使脉冲快过光速，那么人们制造快速计算机的最佳方案是通过缩小电路板的方式以减少脉冲穿行距离”，诺伊斯的团队为解决这一世界性的技术难题用了两年多的时间。1959年7月，诺伊斯研发出一种二氧化硅（沙子的主要成分就是二氧化硅）的扩散技术和PN结的隔离技术，并创造性地在氧化膜上制出铝条连线，让元件与导线合为一体，开发出了半导体芯片的平面制作工艺，为工业化量产奠定了坚实的基础。由于硅的商业前景远胜于锗，所以诺伊斯一直把自己的目光锁定在硅芯片上。

后来，仙童半导体最终走向分崩离析，主要原因之一是研发团队与投资方之间的矛盾不断激化。仙童半导体的八个创始人只好各奔前程，而其中，诺伊斯、摩尔与格鲁夫于1968年联合创立了英特尔。先前，英特尔的主要业务集中于存储器。1969年4月，来自日本的计算机厂商Busicom与英特尔开展业务合作，由英特尔为Busicom的五款计算器开发相应的专用处理器。

一、芯片设计。

芯片属于体积小，但高精密度极大的产品。想要制作芯片，设计是第一环节。设计需要借助EDA工具和一些IP核，最终制成加工所需要的芯片设计蓝图。

二、沙硅分离。

所有的半导体工艺都是从一粒沙子开始的。因为沙子中蕴含的硅是生产芯片“地基”硅晶圆所需要的原材料。所以我们第一步，就是要将沙子中的硅分离出来。

三、硅提纯。

在将硅分离出来后，其余的材料废弃不用。将硅经过多个步骤提纯，已达到符合半导体制造的质量，这就是所谓的电子级硅。

四、将硅铸锭。

提纯之后，要将硅铸成硅锭。一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体，重量大约为1千克，硅的纯度达到了99.9999%。

五、晶圆加工。硅锭铸好后，要将整个硅锭切成一片一片的圆盘，也就是我们俗称的晶圆，它是非常薄的。随后，晶圆就要进行抛光，直至完美，表面如镜面一样光滑。硅晶圆的直径常见的有8英寸（2mm）和12英寸（3mm），直径越大，最终单个芯片成本越低，但加工难度越高。

六、光刻。首先在晶圆上敷涂上三层材料。第一层是氧化硅，第二层是氮化硅，最后一层是光刻胶。再将设计完成的包含数十亿个电路元件的芯片蓝图制作成掩膜，掩膜可以理解为一种特殊的投影底片，包含了芯片设计蓝图，下一步就是将蓝图转印到晶圆上。这一步对光刻机有着极高的要求。紫外线会透过掩膜照射到硅晶圆上的光刻胶上，光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩膜上的一致。用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后，清除全部光刻胶，露出一个个凹槽。

七、蚀刻与离子注入。首先要腐蚀掉暴露在光刻胶外的氧化硅和氮化硅，并沉淀一层二氧化硅，使晶体管之间绝缘，然后利用蚀刻技术使最底层的硅暴露出来。然后把硼或磷注入到硅结构中，接着填充铜，以便和其他晶体管互连，然后可以在上面再涂一层胶，再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构，就像密集交织的高速公路。

经过上述流程，我们就得到了布满芯片的硅晶圆。之后用精细的切割器将芯片从晶圆上切下来，焊接到基片上，装壳密封。之后经过最后的测试环节，一块块芯片就做好了。