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  • 1 # 科技夢想秀

    回答這個問題之前,我們需要搞清楚晶片跟積體電路、半導體是一回事嗎?

    我們經常碰到“晶片”、“積體電路”、“半導體”這幾個術語,這些詞在我們日常的討論中經常是混用的,硬要區分的話,可以說積體電路是更廣泛的概念。1958年9月12日,在美國德州儀器公司擔任工程師的Jack.Kilby發明了積體電路的理論模型。1959年,曾師從電晶體發明人之一肖克萊的Bob.Noyce率先創造了掩模版曝光刻蝕方法,發明了今天的積體電路技術。我們所說的積體電路指的是採用特定的製造工藝,把一個電路中所需的電晶體、電阻、電容和電感等元件及元件間的連線,整合製作在一小塊矽基半導體晶片上並封裝在一個腔殼內,成為具有所需功能的微型器件。在國家的產業統計上,積體電路也常常作為一個寬泛的概念而使用。

    晶片則是指內含積體電路的半導體基片(最常用的是矽片),是積體電路的物理載體。而半導體是一種導電效能介於導體和絕緣體之間的材料,常見的有矽、鍺、砷化鎵等,用於製造晶片。

    積體電路產業離普通人很近又很遠。大多數人只知道手機電腦、各行各業裡面都要用到電子器件,CPU、GPU、微控制器、數控裝備、汽車都離不開晶片,但是說起晶片的設計製造,卻只有少數人知道。

    晶片行業的技術含量可以說十分密集,像畫板子、晶圓、流片、製程、封裝、光刻這樣的晶片製造“黑話”很多人可能聞所未聞。另外,晶片行業資金極度密集,生產線動輒數十億上百億美金。此外,人才也是這個行業的稀缺資源。一方面是技術又貴又難、人才難以培養,另一方面是行業的集中度很高,少數的幾家大企業壟斷了行業的尖端技術和市場,剩下的企業里人才的待遇也就很難趕上幾家巨頭了。

    在積體電路生產流程中,積體電路多由專業IC設計公司進行規劃、設計,像是英特爾、高通、博通、英偉達、美滿、賽靈思、Altera、聯發科、海思、展訊、中興微電子、華大、大唐、智芯、敦泰、士蘭、中星、格科等,都自行設計各自的積體電路晶片,提供不同規格、效能的晶片給下游廠商選擇。

    晶片製造過程:

    晶片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到晶片,價值密度直線飆升。真正的晶片製造過程十分複雜,下面我們為大家簡單介紹一下。

    晶圓是指矽半導體積體電路製作所用的矽晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到晶片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高效能的計算機了。

    獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的矽片的部分刻蝕掉。

    晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

    在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

    接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的電晶體。

    鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

    再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的電晶體連線起來。

    經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的晶片

    一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的電晶體器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。千挑萬選後,一塊真正的晶片就這麼誕生了。

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