首頁/ 家居/ 正文

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

自1979年改革開放以來,我國已經持續高速發展了40多年,在40多年的時間裡面,我們的國家發生了翻天覆地的變化,不管是哪個方面,由於在各個領域都取得很多突破,所以在這裡就不一一列舉了,在這裡就介紹一下一些重點領域所取得巨大成就。

說到我國取得輝煌成就,我們首先想到的是航天領域,這幾十年我國相繼實現了第一次載人航天、第一次天空行走、第一次月球探測、第一個國際空間站的建設,我國也從一個落後的航天弱國一躍成為世界上僅次於美俄的第三航天強國。

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

我國建設的天宮空間站

其次是軍事領域,改革開放讓我國的經濟實力大增,強大的國防都是建立在堅實的經濟基礎上的,由於擁有了充足的國防經費,近10年來我國國防建設也取得巨大成就,國產002航母、055萬噸驅逐艦、075兩棲攻擊艦、殲-20、運-20、殲-15等一大批世界頂尖裝備獵裝部隊,為我國經濟建設保駕護航。

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

晶片

最後再來說說科技領域,在科技領域,我國也凸顯了趕美超歐的跡象,第一顆量子衛星、高鐵技術、人工智慧技術、5G技術、超級計算機技術、人臉識別技術等都領先於世界,可以這麼說國外有的我們基本都有了,國外沒有的我們也有,儘管這幾十年我們取得很大的發展成就,但是依然不能驕傲自滿,因為在一些領域特別是核心領域,我們依然落後和受制於人,其中最典型的領域就是晶片領域,可能很多人都覺得,我國都可以製造導彈、核武器、宇宙飛船、大飛機等這些複雜而先進的大物件,卻搞不定一塊小小的晶片,讓人難以置信。

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

晶片由沙子製成的

其實不用懷疑,真實的情況是,晶片的複雜程度要比導彈、核武器、宇宙飛船等工業品要複雜幾十倍,如果說航空發動機被譽為現代工業的皇冠,那麼晶片就是皇冠頂上的那顆明珠, 比皇冠本身要耀眼的多,如今我國已經可以製造出具有世界先進的航空發動機,卻依然無法制造出具有世界先進水平的晶片,究其原因就是因為晶片的研製和製造實在太難了,那晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

晶片內部結構放大圖

我們都知道晶片是透過一堆沙子變過來的,但是這裡的“變”可沒有那麼簡單,首先要把沙子在超高溫條件下提取純度非常高的矽晶體,據說矽晶體的純度必須達到99。9999%才能滿足要求,這是第一步,提取了數量足夠的矽晶體後,然後把這些矽晶體制造成矽錠,然後把矽錠切割成為矽片,矽片的厚度要求也很高,必須比蒼蠅的翅膀還要薄,行業把這些薄如蟬翼的矽片稱為矽晶圓,矽晶圓都製作好之後,就需要對它們進行光刻,而要想對這些很小的矽晶圓進行光刻, 就需要用到極為先進的光刻機,而光刻機是製造晶片最核心的技術之一,擁有更好的光刻機就可以製造奈米級別更小的晶片,目前世界上最先進的光刻機是荷蘭ASML公司生產的紫外光刻機,這款光刻機可以製造出最小5奈米級別的晶片,而如今荷蘭ASML公司正在研發2奈米級別的光刻機,繼續領先世界。

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

荷蘭ASML公司生產的紫外光刻機

由於光刻機即使送你一臺都不能製造出來,所以它成為製造晶片最核心也是最重要的裝置,我國曾經向荷蘭ASML公司訂購一臺極紫外光刻機,不過由於種種原因至今沒有交付,有了好的光刻機之後,這個時候還沒有那麼快可以生產出晶片,期間還要經歷光刻、塗特殊膠水、製作成為掩模板等步驟,等這些步驟完成之後,透過一定的化學反應才形成光刻電路紋理,然後再用特製的化學藥水進行蝕刻獲得電路凹槽,再把一些雜誌粒子放進去透過高溫等條件形成導電要求,這些操作往往需要重複幾十次才能夠完成,只有完成這些才完成晶片製造的初步工作,接下來才能順利開展下去最終制造出晶片。

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

光刻機在製造晶片

晶片的製造需要用到大量最新的光學技術、材料技術、精密加工技術等先進技術,不然它也不可能被譽為工業皇冠上的明珠,作為最耀眼、最重要的人類科技發展結晶,晶片技術自然需要最新、最頂級的技術,由於晶片的複雜性特徵,一枚小小的晶片裡面包含有幾十億個電晶體,如果把晶片的內部放大就像一座超級大城市,複雜程度超過我們的想象,這樣精巧的結構設計讓人一度被認為是外星人技術。

晶片的研發到底有多難?晶片是如何被製造出來的?

國產晶片

總的來說,晶片設計和製造不復雜,複雜的是如何製造出體積更小、能耗更低、功率更強的晶片,而要想製造出這樣的晶片,最關鍵的就是擁有先進的光刻機,而光刻機正是我國還沒有掌握的技術,目前我國已經成功量產14奈米級別的晶片,但是國外的晶片製造水平已經達到7奈米甚至5奈米了,還向著2奈米的極限衝刺。所以在晶片領域我國還要努力,不過追上去只是時間問題,相信在不久將來,我國晶片一定可以趕上世界先進水平的。

相關文章

頂部