天將降大任于芯片也，必先……

人肉計算機救不了三體世界
“陛下，我們把這臺計算機命名為‘秦一號’。請看，那里，中心部分，是CPU，是計算機的核心計算元件，由您最精銳的五個軍團構成……”
——出自《三體I》
在《三體I》中，劉慈欣設計了壹臺由3000萬人組成的計算機，用最精銳的5個團組成了CPU。但就算是用上了精銳的部隊，漫長的運算和頻繁的出錯還是導致這臺“人肉計算機”最終沒能解開三體世界的秘密。
大劉夸張的構想還是揭示了CPU芯片的兩個關鍵性能——速度與穩定性。在現實中，要在指甲蓋大小的CPU芯片中容納數以億計的晶體管元件，還要保證它不出問題，想想就是壹件很復雜的事情，而事實也確實如此。

世界上第一臺計算機eniac，跟秦1號有一拼

“天將降大任于斯人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為，所以動心忍性，曾益其所不能�！�

嗯……這話放在芯片身上再合適不過了。
2
從原材料到成品
芯片要經歷哪些磨難？
1
準備工作
在微觀世界中，一�；覊m簡直算是龐然大物了，所以芯片生產車間要絕對干凈。舉個栗子，美國的芯片公司GLOBAL FOUNDRIES的絕對無塵車間比手術室干凈100000倍，而且整個車間有兩個足球場那麼大。

Golbal Foundries 的絕對無塵車間
2
上刀山
生產芯片的原材石料是單晶硅，需要用石英砂通過復雜的化學反應制成純度99.999%的硅錠，然后我們的芯片就開始正式受苦了。

單晶硅硅錠
一開始就要“上刀山”，用刀具將硅錠切割成單晶硅的圓片——晶圓。25片晶圓被裝在一個密閉的箱體中，進入有數百道工序的生產線。

晶圓箱體進入生產線
3
曝曬
晶圓上數以億計的晶體管是怎么來的？先給晶圓涂上壹層叫做光刻膠的“防曬霜”。
然后，用紫外燈透過印有電路圖的蒙版，有的光能透過蒙版抵達晶圓表面，這部分的“防曬霜”就被溶解了。

電路的光刻
4
毀容
光刻膠被溶解的區域會漏出晶圓表面，然后就可以往晶圓的臉上潑硫酸，啊不，是用化學物質將暴露的晶圓腐蝕掉，而覆蓋有光刻膠的區域則不會被腐蝕。


電路蝕刻
蝕刻之后，晶圓表面就會呈現出復雜的“溝渠”。它們組成了所謂的晶體管，但這些晶體管還無法發揮作用。
5
改造
為了讓晶體管發揮自身的電特性，還需要對晶圓進行原子摻雜，因為純度過高的單晶硅是無法導電的！


原子摻雜
晶圓表示：“MMP！壹開始把老子提純了，現在又要摻雜！”

6
下火海
光是摻雜還不夠，因為這時候離子在晶格中是無序排列的，通過高溫讓這些摻雜的原子被激活，并將晶格中的硅原子踹下去，取而代之。

高溫激活

7
一盆冷水
經過上面這些殘酷的考驗，晶圓已經是身心俱疲了，生產線還要殘忍的澆壹盆冷水——經過之前的工序，晶圓的表面和溝道內已經積累了壹些小分子的殘渣，需要用水沖洗將它們去除。

雜質沖洗
8
鋼筋鐵骨
真正強大的芯片還要穿上“盔甲”，讓數億的晶體管元件彼此相連，將電信號輸送到每一個角落。經過物理氣相沈淀進行復銅后，晶圓的體內已經像金剛狼壹樣強大了（雖然流淌的是銅而不是艾德曼合金）。

物理氣相沈淀法復銅

去掉多余的銅，防止短路

復雜的芯片可不僅僅有壹層電路，10層、甚至20層的結構實現起來難度就更大了。

復雜的布線結構
獻祭與重生
到此，晶圓的使命已經完成，它的身上已經承載了許許多多的芯片。深明大義的晶圓選擇獻祭自己，將自己千刀萬剮，以芯片的姿態重生。

晶圓切割出芯片
這些芯片經過性能檢測、封裝后，最終變成了我們生活中所使用的各種芯片。

芯片封裝
3
看了這么多，心疼了嗎？
經過了這壹番折騰，小伙伴們有沒有心疼芯片壹分鐘呢？再看看自己的小豬佩奇手表，雖然結構簡單，但里面也是有芯片的��！


從今以后也請好好愛護你們的小豬佩奇吧~