芯片制造時(shí)長揭秘：從原料到成品的完整周期

大家有沒有想過一個(gè)問題：如果從零開始制造一顆芯片需要多長時(shí)間？

整個(gè)芯片制造的流程可以分為三大步驟：芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測(cè)試

首先是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，如果要做一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，從一張白紙開始，那么通常完成一個(gè)芯片設(shè)計(jì)需要1-3年甚至更長的時(shí)間。

以蘋果第一款自研芯片M1為例，根據(jù)蘋果芯片研發(fā)主管Johny Srouji透露，M1的研發(fā)時(shí)間有3-4年的時(shí)間。

如果只是修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)，那么時(shí)間就會(huì)短得多，可能只需要一兩個(gè)月就能完成。

接著就開始正式制造芯片了：

我們知道芯片起源于一粒粒的沙子，它不是普通的沙子，而是一種叫做硅砂的特殊沙子，然后再從里面提取硅成分用于制作極純度的硅晶圓。

這一部分就不具體說了，我們直接來到正式的制造部分，芯片制造環(huán)節(jié)

主要可以分為7個(gè)步驟：

1.制備晶圓的第一步，我們先將一層薄薄的非導(dǎo)電二氧化硅生長或沉積在晶圓的表面上。

2.緊接著第二步，硅晶圓在光刻前，先要涂種叫做光刻膠的光敏材料，然后再將硅晶圓放入光刻機(jī)內(nèi)。

3.接下來，使用包含所需圖案的遮罩將晶圓暴露在光線下，在光束的照射下，光罩的圖案就會(huì)印刻到光刻膠的涂層上。

4.圖案確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后，就可以把晶圓從光刻機(jī)里面拿出來進(jìn)行烘烤和顯影，讓這個(gè)圖案固定住。然后再洗去多余光刻膠，讓部分涂層留出空白部分就行。

5．通過使用活性化學(xué)品從表面去除那層薄硅層。最后將多余的空白部分去掉，形成我們要的3D電路圖案。

這個(gè)過程形成的圖案被稱為“掩膜”，好的掩膜可以確保芯片的電路圖案精度和清晰度，從而提高芯片的性能和穩(wěn)定性。

6.這個(gè)步驟就是在洗去多余的光刻膠之前，需要使用離子轟擊硅晶圓從而改變其導(dǎo)電性，再洗去多余的光刻膠后，就會(huì)露出受影響和未受影響的圖案。

7.最后一步，開始切割晶圓。晶圓被切成小方塊，稱為”模具“。每個(gè)模具，包含數(shù)百萬個(gè)晶體管，再對(duì)模具進(jìn)行測(cè)試并切成單個(gè)芯片，然后將芯片進(jìn)行最后的封裝就可以運(yùn)送給一些生產(chǎn)計(jì)算機(jī)、電子產(chǎn)品的制造商了。

那么在整個(gè)芯片制造的過程中，除了每一個(gè)步驟都要力求精準(zhǔn)之外，有一些重要的步驟也需要不斷重復(fù)來獲得，其中的從薄膜沉積到去除光刻膠，整個(gè)流程為晶圓片覆蓋上一層圖案，這一流程就需要不斷重復(fù)100多次。制造芯片需要數(shù)十個(gè)流程，一般來說，每天很難完成多個(gè)流程。

芯片制造是一項(xiàng)資本和研發(fā)密集型的工藝，甚至可以稱得上是人類最復(fù)雜的工程。僅半導(dǎo)體晶圓的整體制造就可能有上千個(gè)工藝步驟（取決于工藝的復(fù)雜性）。每個(gè)過程還涉及到各種高度復(fù)雜的軟件工具和機(jī)器。

總之，就是非常非常的復(fù)雜。

審核編輯：黃飛