沙子提純，然後柱狀，然後切割做成元晶，元晶用光刻機蝕刻，然後加入塗層，形成晶片基礎，然後切割封裝，做成晶片。

晶片是什麼？

在介紹晶片製作過程之前，我們要先認識晶片是什麼。晶片是“積體電路”的俗稱，將設計好的電路，以堆疊的方式組合起來，一枚晶片就誕生了。透過堆疊的方法，可以減少連線電路時所耗費的面積。下圖為晶片電路的 3D 圖，從圖中可以看出它的結構就像房子的梁和柱，一層一層堆疊，這也就是為何會將晶片製造比擬成蓋房子。

晶片的3D剖面圖

晶片製作過程

細說下來製作晶片時，可以簡單分成以下4種步驟。雖然實際製造時，製造的步驟會有差異，使用的材料也有所不同，但是大體上皆採用類似的原理。這個流程和油漆作畫過程有些相似，它們都是用塗料遮蓋方式，但不同的是，晶片製造是先塗料再加做遮蓋，油漆作畫則是先遮蓋再作畫。下面BoBo就為大家講述一下大致的流程。

金屬濺鍍：將欲使用的金屬材料均勻灑在晶圓片上，形成一層薄膜。

製造光阻：先將光阻材料放在晶圓片上，透過光罩，將電子束打在不要的部分上，破壞光阻材料結構。接著，再以化學藥劑將被破壞的材料洗去。

液體蝕刻：將沒有受光阻保護的金屬，以蝕刻液洗去。蝕刻液通常是具有高腐蝕性的強酸。

光阻去除：使用去光阻液將剩下的光阻溶解掉。

4步程式反覆疊加，便完成一次晶片製作流程。

這些流程完成之後，還要經過晶片封裝，把矽片上的電路管腳，用導線接引到外部接頭處，以便與其它器件連線。封裝形式是指安裝半導體積體電路晶片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護晶片及增強電熱效能等方面的作用，而且還透過晶片上的接點用導線連線到封裝外殼的引腳上，這些引腳又透過印刷電路板上的導線與其他器件相連線，從而實現內部晶片與外部電路的連線。因為晶片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對晶片電路的腐蝕而造成電氣效能下降。

正好最近在做畢業實習，有幸接觸晶片的製作生產，接下來就簡單介紹下晶片的製作流程：

下圖，第一個就是設計的原理圖，就是第一個的樣子，這個是原理圖，我們工程師要根據原理圖來設計版圖，把設計好的版圖傳送給代工廠，代工廠根據版圖，就可以製作出具有一定功能的積體電路。

半導體，最根本的原材料就是矽，需要經過一系列的流程，首先是製備純矽，接下來是製成矽柱，採用提拉法，生產出圓柱形的矽柱狀體，這距離大家所熟知的晶圓還有一步，還需要靈魂切割，切割成薄片，也就是矽晶元，目前廣泛採用的也就是12英寸的晶圓，其它英寸採用的也有，但是，12英寸的較多。

有了晶圓，就可以進行下一步的工作，光刻，這一步需要用到光刻機，光科膠。

光刻膠經過照射之後會變質，可以用特殊的溶液洗去。下面就是光刻的基本流程

在半導體中，其實最重要的就是pn結，透過不同的摻雜。人為可以對導電性進行控制，這有就是為什麼，半導體能夠聽話，按照人們的設計要求工作，實現特定的功能。

在加正向電壓的情況下，電子定向移動，形成電流。

在一定電壓的情況下，溝道就會導通。沒有電場時，mos管處於截止狀態。

nmos, pmos的實際工作中的原理圖。

晶片又稱IC，泛指所有的電子元器件，是在矽板上集合多種電子元器件實現某種特定功能的電路模組。它是電子裝置中最重要的部分，承擔著運算和儲存的功能。積體電路的應用範圍覆蓋了軍工、民用的幾乎所有的電子裝置，具體情況如下，望採納！

工具/原料

晶圓（晶圓的成分是矽，矽是由石英沙所精練出來的，晶圓便是矽元素加以純化（99.999%）。）

步驟/方法

1

將些純矽製成矽晶棒，成為製造積體電路的石英半導體的材料，將其切片就是晶片製作具體需要的晶圓。

2

晶圓塗膜。晶圓塗膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種。

3

晶圓光刻顯影、蝕刻。該過程使用了對紫外光敏感的化學物質，即遇紫外光則變軟。透過控制遮光物的位置可以得到晶片的外形。在矽晶片塗上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解。這是可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化矽層。

4

攙加雜質。將晶圓中植入離子，生成相應的P、N類半導體。具體工藝7a686964616fe58685e5aeb931333365656531是是從矽片上暴露的區域開始，放入化學離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區的導電方式，使每個電晶體可以通、斷、或攜帶資料。簡單的晶片可以只用一層，但複雜的晶片通常有很多層，這時候將這一流程不斷的重複，不同層可透過開啟視窗聯接起來。這一點類似所層PCB板的製作製作原理。 更為複雜的晶片可能需要多個二氧化矽層，這時候透過重複光刻以及上面流程來實現，形成一個立體的結構。

5

晶圓測試。經過上面的幾道工藝之後，晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。透過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。 一般每個晶片的擁有的晶粒數量是龐大的，組織一次針測試模式是非常複雜的過程，這要求了在生產的時候儘量是同等晶片規格構造的型號的大批次的生產。數量越大相對成本就會越低，這也是為什麼主流晶片器件造價低的一個因素。

6

封裝。將製造完成晶圓固定，繫結引腳，按照需求去製作成各種不同的封裝形式，這就是同種晶片核心可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等等。這裡主要是由使用者的應用習慣、應用環境、市場形式等外圍因素來決定的。

7

測試、包裝。經過上述工藝流程以後，晶片製作就已經全部完成了，這一步驟是將晶片進行測試、剔除不良品，以及包裝。

晶片是怎麼做出來的，這個問題問的很大也很複雜，估計就算是晶片行業的從業者都不一定能完全準確的將晶片的設計過程講清楚，而且就算是講清楚最後也可能會成為晦澀難懂的“專業文章”，對於普通讀者來說也猶如看天書一般，專業有餘易讀性較差，那麼本文就透過比較簡單生動的描述來給大家還原一下一款晶片從無到有的全過程。

一片晶片從無到有的全過程大概可以分為四個步驟——“晶片設計”“晶圓生產”“晶片光刻”“成片測試以及晶片封裝”這四個步驟，本文也就從這四個步驟講起給你還原一個真實的晶片從無到有的全過程。

第一步·晶片電路設計

目前大家所熟知的高通，華為海思，蘋果，聯發科等等這些半導體企業其實本質上都是一個個的晶片設計商，專業術語叫做積體電路設計公司，他們的工作是設計晶片本身的電路圖，架構（某些低端晶片可能能做到自設自產）你可以簡單地理解為他們就是建築行業當中的設計院，是畫圖紙的。

一款晶片在設計之初，首先需要確定晶片的規格結構以及用途，這一步叫做規格制定。

就像大家在搭建樓房時要首先確定這棟樓房裡面有幾梯幾戶，戶型大小，用途之類的工作一樣這一步直接決定了處理器最終的形態。

就拿麒麟990 5G來說，麒麟990 5G在晶片前期規劃的時候就已經決定要將5G基帶和CPU，GPU等整合在一起，所以在盡心晶片設計的時候就需要考慮合理的分配CPU，GPU以及5G基帶的資源（為了整合5G基帶華為不惜將晶片的面積做大，削減原本可以分配給CPU以及GPU的資源）

在規格制定之後就需要進行前端以及後端設計了，這一步需要前端設計工程師採用硬體描述語言(HDL)根據前期規劃的要求將晶片的結構用程式碼語言描述出來（其實很類似於程式設計師寫程式碼）在這一步還需要考慮採用什麼指令集（相當於是處理器世界當中的作業系統），對應的採用什麼架構等等，是一個非常複雜的過程。在完成了準確無誤的HDL Code之後，就需要交由放入電子設計自動化工具(EDA tool)中生成成真實的電路圖（EDA設計軟體被美國公司所主導，中國尚且沒有類似工具所替代）然後經過反覆的測試論證之後就會生成一個複雜完整的總的電路圖，如下圖所示，基本上接近於晶片真實的樣子了，如下圖示。

這就是一套比較完整的晶片設計的總過程，看似簡單但是很多流程是非常的繁瑣以及複雜的，需要耗費大量的人力物力成本，尤其是牽扯到高階晶片電路設計的時候複雜程度會呈現幾何倍的增長。

第二步·晶圓生產

其實咱們目前所見到的晶片都是由沙子一步步處理而來，沙子雖然足夠廉價但是其處理的過程那可是相當的複雜。

首先是透過對沙子進行高溫脫氧，提取沙子中的矽元素，然後經過一系列高精度的提純等過程得到一塊高精度的矽錠或者矽柱，然後再對矽柱進行橫向的切割就得到了晶片生產時所必須要用到的一片一片的矽片。這裡面的難點就在於矽元素的提純，因為晶片對於矽元素的純度要求非常高需要達到99.999999999%以上，如此高精度的提純工藝可不是一個簡單的工程。目前掌握高階晶元生產工藝的多背日本，南韓以及臺灣等企業所壟斷，中國的晶圓生產工藝尚在爬坡的過程中。

第三步·利用光刻技術在晶圓板構建晶片的核心結構

在晶片設計的第一步大家應該已經知道了，晶片設計廠商會將一款晶片的電路圖透過設計軟體進行設計，那麼如果將這部分設計稿最終展現在一塊小小的晶圓上呢？這就需要用到光刻的技術了，他們會在晶圓上覆蓋一層光刻膠（被日本壟斷）然後利用光刻膠會被光腐蝕而不會被腐蝕液腐蝕，金屬會被腐蝕液腐蝕而不會被光腐蝕等特性在矽晶圓上進行非常複雜細緻的“雕刻”和“打磨”工作，經過反覆的離子注入、清除光刻膠、電鍍、表面鍍銅、拋光、切割、檢測等程式等等一系列步驟之後，一款晶片的雛形就已經誕生了。

這個步驟是晶片生產過程中的難點，其中最重要的機器就是光刻機，目前頂級的光刻機一臺的價格就可以賣到上億元人民幣，而且還是戰略物資，有錢也不一定能夠買得到，目前頂級的光刻機被荷蘭的ASML公司所壟斷，目前他們已經我們中國產光刻機只能達到穩定生產28nm工藝晶片的技術，和荷蘭的的ASML公司相差較大。

最後一步·測試以及封裝

最後一步就是測試以及封裝了，我們目前所能買到的晶片其實都是封裝後的產物，簡單來說就是將製造完成的晶圓固定，繫結引腳，然後根據使用者的應用習慣、應用環境、市場形式等外在因素採用各種不同的封裝形式；同種晶片核心可以有不同的封裝形式，比如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等等，下面這些都是常見的封裝方式。

這就是一塊晶片從無到有誕生的全過程，實際的過程要比筆者所編寫的內容要複雜的多的多，其實中國早在上世紀70年代就已經開始了對晶片行業進行佈局了，只不過最後由於國情問題最終放棄了，導致我們國家的晶片研發技術和國外發達國家拉了一個身位，不過我相信隨著時代的發展，國家資源的傾斜，我們國家的晶片技術將會有大踏步的發展。

end 希望可以幫到你

Dummy wafer（矽片）經過 PHOTO CNC ETCH THINFILM IMP等工藝做成成品晶圓，在進行切割，封裝做成晶片

一顆晶片被製造出來，包括設計、加工，封裝測試幾個環節。

普通人覺得晶片很神秘。其實它的神秘在於電晶體積體電路太小，肉眼看不見。給人一種神秘之感。晶片的難點主要在於技術進步，電晶體越來越小，這樣效率更高、運算能力更強、更省電、更輕便。

下圖是電子管、電晶體、積體電路的外觀對比圖：

如果把積體電路放大，放到光學顯微鏡下，是這樣的：

再放大，放到電子顯微鏡下，是這樣的：

像不像這個？

製作的原理是一樣的，主要是精度差別太大。木工是毫米級別精度，晶片是奈米級別的精度。其次是材料不同，木工在木頭上刻鑿，晶片是在高純度的矽片上刻鑿。

晶片製造流程：

1、設計商設計好晶片，這涉及到用什麼架構，用什麼指令集，好讓電晶體能讀懂訊號，聽從指揮。設計完成後，就有了施工的“圖紙”。

2、晶片加工：生產商按圖施工。由於加工物件太小，必須用專門裝置。主要是光刻機、刻蝕機、清洗機、等離子注入機等。

光刻機負責把圖紙畫到矽片上。刻蝕機負責雕刻。清洗機負責清理雜物。由於電路複雜，要進行多次迴圈，畫圖--雕刻---清洗----再畫圖----再雕刻----在清洗----。重複幾十遍。最後雕刻完成。有些晶片還需要組裝、拼接，最後用等離子注入機封裝，把積體電路保護起來。

最後測試合格後，一個成品晶片就完成了。

首先材料就是單晶矽，純度99.99999%以上的矽，切成鏡子一樣的圓片，然後在晶園廠加工，按照設計圖形，在上面或離子注入，或生長各種不同材料的圖形，完了後，就是測試，從晶園上劃下來單個晶片封裝測試，就是成品了

說出來你可能會覺得難以置信，其實原材料就是沙子，沙子經過淨化後，最後得到純淨的矽，然後切割成晶圓，然後再圖層雕刻啥的，最後就成了晶片，看似簡單，難在切割工藝和蝕刻工藝，當然還有設計怎麼蝕刻的圖

專用電爐把石英砂拉成單晶，切成8，12吋矽片；另一方面，搭試系統電路，利用EDA軟體製作製版圖，利用光刻機，蝕刻機在矽片上光刻，腐蝕，擴散，並使成千上萬的三極體組成多層線路，然後進行測試，劃片，最後用鍵焊機封裝，做成最後的各種積體電路。

中興事件讓我們認識了中國的“芯”痛，那麼小小晶片為什麼這麼難製造？今天給大家介紹一下流程。

沙子，是製造晶片最基本的材料，而脫氧後的沙子，是半導體制造產業的基礎。透過多步淨化得到可用於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(Ingot)

矽錠切割：橫向切割成圓形的單個矽片，也就是我們常說的晶圓(Wafer)。順便說，這下知道為什麼晶圓都是圓形的了吧？

塗上光刻膠，必須保證光刻膠非常平非常平。然後進行光刻，這一步需要的技術水平非常高（目前中國自己的光刻機只有90nm的製程，而國外先進的可以做到7nm。）光刻膠層隨後透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下。

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致再進行蝕刻，使用化學物質溶解暴露出來的晶圓，剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。

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。

電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅，把銅離子沉澱到電晶體上。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

拋光：將多餘的銅拋光掉，也就是磨光晶圓表面。

再經過測試，切片，丟棄瑕疵核心。留下完好的準備進入下一步。

完成封裝

晶片的製造異常複雜，完全掌握相關技術的國家寥寥無幾，我希望中國的相關人才能夠在未來幾年取得巨大突破，使中國不在受制於人。

一顆完整的晶片產品涉及到晶片的設計，製造，封裝和測試。

前端設計人員根據Spec要求設計出符合要求的網表，後端設計人員把網錶轉換成GDS檔案交給製造工廠，如臺積電，中芯國際。

製造工廠根據GDS檔案產生掩膜板，使用高純度矽做為原料進行光刻，腐蝕，等離子注入等一系列步驟，最後在8寸或12寸等晶圓上（wafer）製成成百上千顆裸片（專業術語die）。

封裝廠把晶圓拿去切割，封裝。

測試廠把封裝好的晶片拿去測試，分離出壞片。

這樣一顆晶片就製造出來了。