近年来,美方单方面挑起的贸易战,通过芯片封锁,我国曾一度遭遇芯片危机。而现今,芯片短缺已经成为我们日常关注的话题,大多数国人已经逐渐意识到,只有自主研发才能避免受制于人。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(1)

去年,我国曾计划将在2025年实现70%芯片国产自给率。说到芯片的生产,很少有人知道,其实芯片的原料主要来自于沙子中的硅元素。

而沙子中的硅元素,约占地壳总质量的1/4!因此大多通过沙子来提速半导体行业的主要原料硅。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(2)

在半导体工业上,其实提取硅的工艺较为容易,而且纯度都能达到较高。沙子的大量存在,使得硅原料成本日趋降低,从而在一定程度上降低各类电子产品的价格。

此前雷军更是称,未来几年内,芯片的价格会低到跟沙子一样。还有人开玩笑说,拉一车沙子进去就能有大批芯片生产出来。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(3)

但多年过去了,芯片的价格并没有跟沙子一样。事实上,沙子想要制作成芯片,涉及到的技术远远要复杂多了。

目前,只有纯度较高的“单晶硅”,才能被当做芯片生产的原材料。据相关统计,沙子要做成芯片,需要经过6000多道工序!其复杂程度难以想象,而涉及到沙子生产成芯片的流程,主要有4个主要步骤。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(4)

首先,要先从原材料的提纯开始处理。我们之前说到,硅是制造芯片的原料,因此第一步先将沙子中的硅提纯。高纯度的硅才能满足芯片制作要求,因此要将纯度提到接近100%的程度!提纯之后变成高纯度的“单晶硅”。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(5)

这些硅还要通过切割成片状,以此行成硅晶圆片,而这些圆片要求厚度在0.8mm以下!然后还要将其打磨至光滑铮亮,这些过程还只是最开始的原料提速步骤而已!真正要制成芯片还未开始。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(6)

接下来还要涉及光刻和刻蚀工艺。切成片光滑的硅晶圆片,还要将其放进烧炉,等其表面生成较为均匀的氧化膜,再涂上光刻胶,然后开始进行光刻处理。

先将设计好的电路图通过紫光等,投射在硅晶圆体上,再用刻蚀机将涂有光刻胶硅基底分离出来,最终形成电路。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(7)

电路完成还要注入离子。然后进行热处理,等这些离子全部稳定下来,才形成晶体管,而需要几十亿晶体管才能构成芯片!之后还需要镀铜、打磨、光刻、刻蚀等工艺,从而将晶体管一一连接起来。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(8)

这些过程还需要反复进行,芯片有多少层电路,就得重复多少遍!最多可高达20多遍!这些完成之后,芯片制造流程基本算完成了。

加工好的硅晶圆片切割成小块,再经过加装底座、散热、测试等步骤,最终封装成可应用到设备的芯片。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(9)

总而言之,这就是沙子变成芯片的基本原理,但实际过程远远更加麻烦复杂。因为涉及的工艺都十分精密,并且需要通过数千道工序。想要芯片变成沙子价,基本是不可能了。

除此之外,还需要很多高科技设备,例如光刻机。我国目前光刻机的水平远远落后国外,并且在提纯方面,也大多依靠从日本进口。芯片的研发,不仅需要花费大量成本,还需要足够的技术水平。

为什么用沙子就可以造出芯片(沙子是如何成芯片的)(10)

现如今,芯片已经应用于各个领域,从日常使用设备到AI人工智能,再到航天领域,这些都离不开芯片的支撑。

希望在未来,我国能在芯片领域上取得新的成就,这样才能缩短与世界发达国家的核心技术差距。

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