芯片是如何造成的

为了让你最直观地理解我们可以把“芯片”比作“车”这个总称。轿车、卡车、公交车都叫“车”同理CPU 和 GPU 都是“芯片”的具体种类。1. 名词大解密芯片、CPU 与 GPU芯片Chip/IC - 集成电路这是所有微型电子电路的总称。只要是把极其复杂的电路微缩到一块小小的半导体材料通常是硅上它就叫芯片。你手机里的存储器、控制屏幕触控的零件、甚至智能微波炉里的控制器都是芯片。CPU中央处理器 - Central Processing Unit它是芯片的一种扮演着“全能大脑”或“总指挥”的角色。它负责管理电脑或手机的所有工作什么都要懂一点但处理极其海量、重复的工作时速度不算最快。英特尔Intel和 AMD 是做 CPU 的代表企业。GPU图形处理器 - Graphics Processing Unit它也是芯片的一种。最开始它是专门为了计算电脑游戏里的 3D 画面而发明的俗称“显卡芯片”。GPU 就像是“算术特种部队”——它可能不擅长管理复杂的整体逻辑不如 CPU但它内部有成千上万个小核心特别擅长“同时做海量的简单数学题”并行计算。关于英伟达NVIDIA英伟达是目前全球做 GPU 最强大的公司。近年来人们发现人工智能AI的深度学习恰恰需要海量的“同时计算”这正好撞到了 GPU 的枪口上。所以英伟达造的是 GPU而 GPU 是一种专门用于图形和 AI 计算的超级芯片。2. 芯片是如何造出来的制造芯片被认为是人类历史上最精密的工程相当于在一块指甲盖大小的地方建造一座拥有几百亿个房间和道路的“纳米级超级城市”。整个过程非常复杂但我们可以把它简化为五个关键步骤第一步从沙子到硅锭提炼与生长制造芯片的基础材料是“硅”而沙子石英砂中含有大量的硅。工程师将沙子进行极限提纯把纯度提升到 99.9999999%9个9然后将其熔炼拉伸变成一根巨大的、完美的圆柱体硅结晶称为硅锭Ingot。第二步切成“披萨饼”切片用极其锋利的钻石锯将圆柱形的硅锭像切香肠一样切成一片片极薄的圆片。这个圆片就被称为晶圆Wafer。晶圆就像是用来画宏伟建筑图纸的“空白画布”。第三步在画布上印图纸光刻 - Photolithography这是最核心、最难的一步。工程师将晶圆涂上一层光刻胶一种遇光就会发生化学变化的物质。然后利用光刻机比如大名鼎鼎的荷兰 ASML 公司制造的机器发射极紫外光EUV穿过印有复杂电路图的掩膜版将极其微小的电路图案“投影”并曝光在晶圆上。这就好比用极其精密的手电筒隔着一张镂空的剪纸把图案印在墙上。第四步雕刻与注入刻蚀与掺杂被光照到的光刻胶会被洗掉暴露出底下的硅。接着使用化学气体或液体进行“刻蚀”把暴露出来的硅挖掉一部分形成沟槽。然后在这些细微的结构中注入其他元素掺杂改变硅的导电性质从而形成一个个纳米级别的“开关”——也就是晶体管。这个过程要反反复复进行几十上百次一层一层地把立体电路堆叠起来。第五步切割与穿衣测试与封装当一整片晶圆上被刻满了成百上千个一模一样的芯片后机器会把它们切割成一个个独立的小方块也就是我们上一个问题提到的芯片裸片 Die。最后一步就是给这些脆弱的裸片穿上保护壳引出金属脚也就是封装Packaging。造芯片是一个将沙子变成人类智慧结晶的奇迹。