为什么说造芯片比造原子弹难多了 芯片生产过程是怎样的

Question

如题所述

Answer 1

说造芯片比原子弹其实更多的是说客观性的，芯片是一个完整的产业链，需要多方面合作，那么，芯片生产过程是怎样的？下面小编就带来介绍。
为什么说造芯片比造原子弹难多了
虽然都是高科技下的产物，但芯片相对于原子弹来说，还需要国际合作及产业链，并不是独立工程。
造一颗普通原子弹大概需要15公斤的浓缩铀，提取一公斤的武器级的浓缩铀大概需要200吨的油矿，也就是需要三千吨的油矿;
芯片完全不一样，它是一个产业链，涉及到很多行业，比如机械、电子、冶金、化工、材料等等;半导体芯片制造环节用到的一台设备光刻机，全球目前只有荷兰一家公司能做，但是需要两千多家厂商给它提供零部件;
芯片没有办法建立完全本地化的产业链，它是一个国际合作的产物。
芯片生产过程是怎样的
将单晶硅切片打磨形成晶圆，在晶圆上，采用一定的工艺将电路中所需要的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线刻画在晶圆上，就形成了集成电路(integrated circuit，IC)，通过对集成电路封装测试便形成了芯片。
一、IC设计
半导体行业发展到现阶段，已经形成了IC设计和IC制造分离的模式，主要原因是建设IC制造厂需要花费高达数亿甚至数十亿美元的巨额投资，并且生产工艺日趋复杂，所以当前半导体行业便形成了IC设计和IC制造的专业化分工模式。
从事IC设计的公司一般被称为“Fabless”(Fabrication(制造)和less(无、没有)的组合)，其只负责设计与销售，不负责制造，手机厂商中的华为、苹果、小米以及高通和联发科，都属于Fabless。
IC制造的过程就如同盖房子一样，Fabless负责房子的设计部分。
IC设计可分成几个步骤，依序为：规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。
规格制定
需求端与IC设计工程师对接，并开出需要的IC的规格，以确定IC的功能、IC封装及管脚定义等，而后IC设计工程师开始设计。
逻辑设计
通过EDA软件的帮助，工程师完成逻辑设计图。
电路布局
将逻辑设计图转化为电路图。
布局后模拟
经由软件测试，试验电路是否符合要求。
光罩制作
电路图完成测试后，将电路制作成一片片光罩，完成后的光罩送往IC制造公司。
二、IC制造
IC的线路布局由Fabless设计好之后，就交由Foundry来对晶圆进行加工，将光罩上的电路加工到晶圆上。
我们常说的台积电就是最为典型的Foundry，他们专注芯片制造，发展相关的工艺和制程，Foundry厂商其实就是Fabless厂商的代工方，俗称“代工厂”。
加工晶圆时，可以简单分成几个步骤，依序为：金属溅镀→涂布光阻→蚀刻技术→光阻去除。虽然在实际制造时，制造步骤会复杂的多，使用的材料也有所不同，但是大体上皆采用类似的原理。
金属溅镀
将金属材料均匀洒在晶圆片上，形成薄膜。
涂布光阻
先将光阻材料放在晶圆片上，透过光罩将光束打在不要的部分上，破坏光阻材料结构，再以化学药剂将被破坏的材料洗去。
蚀刻技术
将没有受光阻保护的硅晶圆，以离子束蚀刻。
光阻去除
使用去光阻液将剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。
最后便会在一整片晶圆上完成很多IC，接下来只要将完成的方形IC剪下，便可送到封装厂做封装测试。
三、封装测试
经过漫长的流程，从设计到制造，终于获得一颗IC。然而现在的IC相当小且薄，如果不施加保护，会被轻易的刮伤损坏。此外，因为芯片的尺寸微小，如果不用一个较大尺寸的外壳，将不易于安置在电路板上。因此需要对IC进行封装。
目前常见的封装方式有两种，一种是电动玩具内常见的，黑色长得像蜈蚣的DIP封装，另一种为购买盒装CPU时常见的BGA封装。
完成封装后，便要进入测试的阶段，在这个阶段便要确认封装完成的芯片是否能正常的工作，正确无误之后便可出货给组装厂，做成电子产品。至此，芯片便完成了整个生产的任务。