芯片內(nèi)部是如何做的

芯片內(nèi)部制造工藝：

芯片制造的整個(gè)過(guò)程包括芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝制造、測(cè)試等。芯片制造過(guò)程特別復(fù)雜。

首先是芯片設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，生成“圖案”

1、晶片材料

硅片的成分是硅，硅由石英砂精制而成。硅片經(jīng)硅元素（99．999％）提純后制成硅棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體材料。芯片是芯片制造所需的特定晶片。晶圓越薄，生產(chǎn)成本就越低，但對(duì)工藝的要求就越高。

2、晶圓涂層

晶圓涂層可以抵抗氧化和溫度，其材料是一種光致抗蝕劑。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

首先，在晶圓（或基板）表面涂覆一層光刻膠并干燥。干燥的晶片被轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)上。通過(guò)掩模，光將掩模上的圖案投射到晶圓表面的光刻膠上，實(shí)現(xiàn)曝光和化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。曝光后的晶圓進(jìn)行二次烘烤，即所謂曝光后烘烤，烘烤后的光化學(xué)反應(yīng)更為充分。

最后，顯影劑被噴在晶圓表面的光刻膠上以形成曝光圖案。顯影后，掩模上的圖案保留在光刻膠上。糊化、烘烤和顯影都是在均質(zhì)顯影劑中完成的，曝光是在平版印刷機(jī)中完成的。均化顯影機(jī)和光刻機(jī)一般都是在線操作，晶片通過(guò)機(jī)械手在各單元和機(jī)器之間傳送。

整個(gè)曝光顯影系統(tǒng)是封閉的，晶片不直接暴露在周圍環(huán)境中，以減少環(huán)境中有害成分對(duì)光刻膠和光化學(xué)反應(yīng)的影響。

4、添加雜質(zhì)

相應(yīng)的 p 和 n 半導(dǎo)體是通過(guò)向晶圓中注入離子而形成的。

具體工藝是從硅片上的裸露區(qū)域開始，將其放入化學(xué)離子混合物中。這個(gè)過(guò)程將改變摻雜區(qū)的傳導(dǎo)模式，使每個(gè)晶體管都能打開、關(guān)閉或攜帶數(shù)據(jù)。一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片只能使用一層，但一個(gè)復(fù)雜的芯片通常有許多層。

此時(shí)，該過(guò)程連續(xù)重復(fù)，通過(guò)打開窗口可以連接不同的層。這與多層 pcb 的制造原理類似。更復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層。此時(shí)，它是通過(guò)重復(fù)光刻和上述工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的，形成一個(gè)三維結(jié)構(gòu)。

5、晶圓

經(jīng)過(guò)上述處理后，晶圓上形成點(diǎn)陣狀晶粒。用針法測(cè)試了各晶粒的電學(xué)性能。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)芯片都有大量的晶粒，組織一次 pin 測(cè)試模式是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，這就要求盡可能批量生產(chǎn)相同規(guī)格型號(hào)的芯片。數(shù)量越大，相對(duì)成本就越低，這也是主流芯片設(shè)備成本低的一個(gè)因素。6、封裝

同一片芯片芯可以有不同的封裝形式，其原因是晶片固定，引腳捆綁，根據(jù)需要制作不同的封裝形式。例如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等，這主要取決于用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形態(tài)等外圍因素。

6、測(cè)試和包裝

經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，芯片生產(chǎn)已經(jīng)完成。這一步是測(cè)試芯片，去除有缺陷的產(chǎn)品，并包裝。

芯片中晶體管到底是個(gè)什么東西？

簡(jiǎn)而言之，晶體管就是個(gè)可變電阻。

從英文上解釋，transistor（晶體管 ）可以看作是 transfer（轉(zhuǎn)移） - resistor（電阻器）的組合，它是一種調(diào)節(jié)電流或電壓的裝置，可以開關(guān)或放大信號(hào)，作為集成電路中的基本元素，集成電路由大量與電路互連的晶體管組成。最新的英特爾 CPU 中的晶體管就長(zhǎng)下面這個(gè)樣子：

可能大家看的還是一臉懵逼，那打個(gè)簡(jiǎn)單比方，電流就像水的流量，電壓就是水的壓力，相同管徑下，水壓越大，水的流量也就越大，相同水壓下，管徑越小，水的流量就越?。ㄗ⒁馐橇髁?，不是流速，想想把水龍頭開小和開大放一桶水需要的時(shí)間，顯然開小時(shí)需要用時(shí)更多）。

晶體管就像水管中的水閥，可以用來(lái)控制流量的機(jī)制。這個(gè)水閥通常有三種狀態(tài)：

①全開——水沒有任何限制流動(dòng)

②全關(guān)——完全阻止水的流動(dòng)了

③流量控制——控制水閥開關(guān)程度，讓水在某個(gè)流量下流動(dòng)

晶體管可以做同樣的事情，在完全關(guān)閉（開路）和完全開路（短路）之間的某個(gè)點(diǎn)線性控制電路中的電流。水管管徑的大小與電路中的電阻類似，如果一個(gè)閥門可以精確調(diào)節(jié)管道的大小，那么晶體管可以精確調(diào)節(jié)兩極之間的電阻。

所以，從某種意義上說(shuō)，晶體管就像一個(gè)可變電阻。

至于晶體管是怎么做成的，那就不是只言片語(yǔ)能說(shuō)完的，基本上沙子的進(jìn)化之旅，也是芯片技術(shù)中最難的制造技術(shù)了。