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芯片制造并不简单:“中国制造仍是关键”,这是为什么?

在进入二十一世纪后,我国的科技发展水平已经是达到了突发猛进的状态,人类的生活水平也得到了大幅度地提升,不少科技产品也成为了每个家庭甚至每个人赖以生存的一部分,由此可见科技的发达也带动了人类的生活质量,而科技又是依靠什么来发展呢?没错,科技离不开科学家的创新和智慧,也就是说科技和人类是相互共存的。但是科技研究也并非一件容易的事,很多方面还是存在瑕疵的。为什么这么说呢?请往下看!

“嫦娥五号、天门一号”,如今,我国在航天领域取得了划时代的进步,但是,宇宙探索我们加快脚步,而芯片制造却举步维艰。前段时间,美国一纸禁令就让芯片制造陷入瓶颈。那么,我国火箭都能飞上天,一个小小的芯片为何能难倒数十亿中国人民呢?那么,芯片是如何制造出来的呢?为何有好坏优劣之分呢?

芯片结构

所谓芯片,就是将可以运算或储存等功能的电路放置在一块儿极小硅片上,一个完整的芯片诞生需要经过三个步骤,依次为设计、制造和封装,其中任何一个步骤都将影响芯片的最终效果。

设计

首先需要进行电路图设计,客户对芯片梯所要求的规格及功能后,工程师设计出电路逻辑设计图,再根据逻辑图模拟放上电路元器件,做出可行的电路图。

当然,芯片设计还需要软件的支持,比如修图需要ps,建模需要C四D,以前的逻辑图和电路图还能在纸上画,但随着对芯片的精细化要求,上亿元的元器件及线路依靠手画可以说是天方夜谭。

此时,计算机软件就必不可少了,而芯片设计软件需要一款名为E D A的软件,要设计纳米级越低的芯片,就需要购买美国的正版软件。在软件上设计的电路图最终会被印在一张膜片上,此时,就可以开始第二步。

制造

一般来说,同样大小硅片上的晶体管密度越高,密度越小,则制造难度越大,处理器性能越强。而五纳米制程工艺表示,其密度与宽度也正是行业内最高性能的体现。

做个对比,一根头发相当于3000-5000纳米,那么如何将如此精细的电路图印到只有纳米级别的硅片上来制造?

通常来说,造小的东西你会想到什么?没错,就是将它放大。当你用手电筒照一张白纸印到墙上,会发现白纸的投影变大了,这便是芯片制造的方法:投影。

而实现膜片放大,芯片制造过程所用的机器便是“光刻机”。而位于荷兰的公司A、S、M、L阿斯梅尔花了二十年的时间,研制出了世界上最先进的光刻技术——EUV。其实,将光投射到镜片上并非易事,光会经过各种镜子反射、过滤等等,并且每一次改变都会损失百分之三十的光强,这是因为EUV的光太容易被吸收了,连空气都能吸收。

这样看来,反射光的镜子要求就非常严格了,其表面需要极其平整,若将镜子放大到地球大小,它只能有一根头发的突起,相当于是绝对光滑的物体,如此精细的制作,可以说光刻机就是在挑战整个人类科技。此时,用光刻机制作的芯片与我们手机主板上的芯片还截然不同,因为还有最后一部分步。

封装

稍微对科技有兴趣的朋友一定见过主板上正正方方的芯片盒子。所谓封装就是将制作好的芯片从统一的IC晶圆上拆除,装入最终成型的芯片盒子。封装工艺属于芯片产业链末端,附加值与门槛都比较低,劳动密集度较高。我国目前正在此领域深耕,在全球的市场份额逐年上涨。至此,芯片的制造流程已全部完成!不管是手机、电脑,搭载的芯片决定了其性能强弱,这也是为什么市场上科技产品宣传总是强调芯片,其实说白了,制造芯片靠的就是软件与硬件。

软件代表设计,硬件代表制造,这两步我国从起步就晚了几十年,想要在短时间赶上世界领先水平是不切实际的。“寻求合作、互利共赢”才是未来中国芯片市场的发展方向。想要将整个芯片产业的希望放在一家企业上,显然是不可取的,不管这个企业是华为,还是中芯国际。

总结

一个国家的发展,除了表现在国民生活水平上,重要就是科技研究的各方面发展水平,国家与国家,科技与人类,每一步都离不开“共同发展、共同进步”的方向。你觉得呢?

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20210130A036ZI00?refer=cp_1026
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