編纂：LRS

【新智元異讀】想學(xué)會(huì)本人創(chuàng)造CPU嗎？邇來(lái)番邦一個(gè)小哥手把手熏陶，用19步從石頭前摳出一個(gè)CPU來(lái)，看完你也不妨本人發(fā)端做忽米級(jí)CPU！

CPU不只是沙子做的，也是石頭做的！

半半導(dǎo)體財(cái)產(chǎn)頂用的最多的是硅元素，而硅元素在地球上的儲(chǔ)量?jī)H次于氧元素，數(shù)據(jù)表露地球的硅元素含量在28%安排。成績(jī)于硅元素宏大的儲(chǔ)量和杰出的半半導(dǎo)體本質(zhì)，它也就變成了創(chuàng)造集成通路的最特出的原資料。

而戈壁這種能洪量供給沙子的場(chǎng)合天然就變成了優(yōu)質(zhì)硅元素的要害根源。

普遍石頭前也重要由二氧化硅、碳酸鈣形成，以是含有硅元素的石頭也不妨被用來(lái)做CPU。

邇來(lái)番邦一個(gè)小哥文案并茂地教你怎樣從一塊石頭發(fā)端創(chuàng)造CPU。

開(kāi)始，咱們要去曠野找一塊愛(ài)好的石頭。

第二步，把石頭砸碎。

此刻你就有了純度為98%的二氧化硅了。

第三步，把二氧化硅提煉到99.9%。

暫時(shí)重要的提煉本領(lǐng)是將二氧化硅與主焦煤置于1600-1800℃的情況中，將二氧化硅恢復(fù)成純度為98%安排的冶金級(jí)單質(zhì)硅，緊接著運(yùn)用氯化氫連接提煉出99.99%的多晶硅。

固然此時(shí)的硅純度仍舊很高，然而其里面凌亂的晶體構(gòu)造并不符合半半導(dǎo)體的創(chuàng)造，還須要過(guò)程進(jìn)一步提煉、產(chǎn)生恒定普遍樣式的單晶硅。

第四步，連接提煉，直到贏得99.9999999%多晶硅非金屬（polysiliconmetal）。

第六步，把多晶硅錠放入坩堝中。

第六步，將硅片加熱至1698°K，即1424.85攝氏度。須要提防，不要在本人家的灶間烘箱中試驗(yàn)到達(dá)1500度來(lái)融化硅。

第七步，取一點(diǎn)單晶硅，將其浸入融化硅（moltensilcon）的缸中。

第八步，漸漸地把單晶硅拉出來(lái)直到冷卻。

冷卻后就贏得一個(gè)高純度的單晶硅片。

暫時(shí)制備單晶硅錠的本領(lǐng)主假如直拉法。在高溫液態(tài)化的硅元素里介入籽晶，供給晶體成長(zhǎng)的重心，漸漸將晶體進(jìn)取提高，飛騰同聲以確定速率繞提高軸回旋，再不將硅錠遏制在所需直徑內(nèi)。中斷時(shí)，只有提高單晶硅爐溫度，硅錠就會(huì)機(jī)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)圓錐形尾部，單晶硅錠的制備就實(shí)行了。

第九步，把它切成裂片。

就會(huì)贏得少許陳腐的硅晶圓（silconwafer）。

這一步會(huì)把制備實(shí)行的硅錠切割成1mm厚的圓片，也即是凡是所說(shuō)的晶圓。因?yàn)閱尉Ч璞举|(zhì)寧?kù)o，以是切割東西用的是金剛石鋸，也即是鉆石鋸。

普遍一座晶圓廠能消費(fèi)的硅晶圓的直徑越大，代辦著這座晶圓廠有更好的本領(lǐng)。其余再有scaling本領(lǐng)不妨將電晶體與導(dǎo)線的尺寸減少，這兩種辦法都不妨在一片晶圓上，創(chuàng)造出更多的硅晶粒，普及品德與貶低本錢(qián)。消費(fèi)晶圓的進(jìn)程傍邊，良品率也是很要害的目標(biāo)。

第十步，不妨采用在內(nèi)里介入少許硼、磷大概其余摻雜劑（dopant）。

由于磷的屬性比擬易爆易爆裂，作家表白并不敢買(mǎi)磷元素，以是用洋火表示一下。

第十一步，把光刻膠（photoresist）放到硅晶圓上。

因?yàn)榍懈畛龅木A外表仍舊不只滑，以是須要過(guò)程提防研磨來(lái)縮小切割時(shí)形成的坎坷不屈的外表。研磨的功夫會(huì)用到少許特出的化學(xué)液體來(lái)對(duì)晶圓外表舉行蕩滌，結(jié)果拋光。到這一步為止晶圓的制備就算實(shí)行了。之后晶圓會(huì)棉被服裝進(jìn)特出的匣子里密封生存輸送。

光刻膠（Photoresist）又稱(chēng)光致抗蝕劑，是指經(jīng)過(guò)紫外光、電子束、離子束、X射線等的映照或輻射，其融化度爆發(fā)變革的耐蝕劑苛刻膜資料。由感光樹(shù)脂、增感劑和溶劑3種重要因素構(gòu)成的對(duì)光敏銳的攙和液體。

在光刻工藝進(jìn)程中，用作抗侵蝕涂層資料。半半導(dǎo)體資料在外表加工日，若沿用符合的有采用性的光刻膠，可在外表上獲得所需的圖像。

第十二步，拿取一塊所需的通路圖案取鉻蝕刻的光刻石英掩模（chromium-etchedphoto-lithographicquartzmask），并向他射一束激光，將通路圖案映照到晶圓上。

第十三步，光遮罩（photo-mask）爆發(fā)的暗影場(chǎng)所將會(huì)感化硅晶圓外表光刻膠的化學(xué)變革，在于于運(yùn)用的是positive仍舊negative的光刻膠（photoresist）。

光刻膠按其產(chǎn)生的圖像分門(mén)別類(lèi)有正性、負(fù)性?xún)纱箢?lèi)。

在光刻膠工藝進(jìn)程中，涂層暴光、顯電影皇后，暴光局部被融化，未暴光局部留住來(lái)，該涂層資料為正性光刻膠。

即使暴光局部被保留住來(lái)，而未暴光被融化，該涂層資料為負(fù)性光刻膠。

第十四步，介入少許神秘的化學(xué)物資來(lái)革新（develop）一下光刻膠。

第十五步，用酸（acid）來(lái)侵蝕掉硅晶圓表露出來(lái)的局部。

第十六步，反復(fù)舉行同質(zhì)外延（homo-epitaxy）、異質(zhì)外延（hetero-epitaxy）、假外延（pesudo-epitaxy）、分散摻雜（diffusiondoping）、銅互連層（copperinterconnectlayers）、化學(xué)板滯拋光（chemicalmechanicalpolishing）、光刻膠運(yùn)用（photoresistapplication）、酸蝕（acidetching）和光掩模（photomask），直到硅晶圓到達(dá)訴求。

而后就實(shí)行了硅晶圓的創(chuàng)造。

第十七步，把硅晶圓切成片。

切完片此后即是還沒(méi)有包裝起來(lái)的硅胎具了（un-packagedsilicondies）。

第十八步，在硅芯片上找到焊盤(pán)，并把導(dǎo)線貫穿起來(lái)，大概像大普遍新穎處置器一律運(yùn)用倒裝芯片本領(lǐng)（flip-chip）。

Flipchip又稱(chēng)倒裝片，是在I/Opad上堆積錫鉛球，而后將芯片翻轉(zhuǎn)加熱運(yùn)用熔融的錫鉛球與陶瓷基板相貫串此本領(lǐng)替代慣例打線結(jié)合，漸漸變成將來(lái)的封裝合流，暫時(shí)重要運(yùn)用于高時(shí)脈的CPU、GPU(GraphicProcessorUnit)及Chipset等產(chǎn)物為主。

與COB比擬，該封裝情勢(shì)的芯片構(gòu)造和I/O端（錫球）目標(biāo)朝下，因?yàn)镮/O引出端散布于所有芯片外表，故在封裝密度和處置速率上Flipchip已到達(dá)高峰，更加是它不妨沿用一致SMT本領(lǐng)的本領(lǐng)來(lái)加工，所以是芯片封裝本領(lǐng)及高密度安置的最后目標(biāo)。

倒裝芯片是一種無(wú)引腳構(gòu)造，普遍含有通路單位。安排用來(lái)經(jīng)過(guò)符合數(shù)目的坐落其面上的錫球（導(dǎo)熱性黏合劑所掩蓋），在電氣上和板滯上貫穿于通路。

第十九步，運(yùn)用貫穿線或焊球在芯片組上的引腳和硅模上的焊盤(pán)之間供給交流電貫穿。

至此，一塊從石頭中創(chuàng)造獲得的CPU就實(shí)行了！

但明顯跟著期間的興盛，新穎CPU的創(chuàng)造越發(fā)攙雜，而且每一代新的芯片常常城市變換芯片上的功效，很多要害的詳細(xì)和辦法在文中也沒(méi)有提到。

固然，那些要害的詳細(xì)，比方百般化學(xué)用品的因素和濃淡利害常絕密的，不大概在消息、Reddit中看就任何人表露出來(lái)。

創(chuàng)造進(jìn)程中有很多辦法也包括不只一種常用的本領(lǐng)，比方硅的購(gòu)買(mǎi)根源和純化本領(lǐng)，只須要在探求引擎中探求光刻中的高檔光學(xué)（AdvancedOpticsForPhotolithography）、化學(xué)堆積納米藥劑（ChemicalDepositionNanofabrication）、光刻計(jì)量（LithographicMetrology）就不妨領(lǐng)會(huì)到更多實(shí)質(zhì)。

固然課余喜好者沒(méi)轍徑自造出來(lái)最頂端的納米芯片工藝，但忽米級(jí)的課余芯片創(chuàng)造仍舊十分可行的。

在Youtube仍舊有人在教你創(chuàng)造芯片了，依照他的教程不妨本人發(fā)端做出少許普通的芯片。

參考材料：

https://blog.robertelder.org/how-to-make-a-cpu/