1977年,國際上開始工業生產16K的芯片,64K的芯片也已經做出樣品。同時中國只有少數單位仿照國外產品,做出了接近1K的芯片。但成品率極低,不能投入生產,只能作為樣品。1K對64K,這就是當時的差距。 然后,中國科學院提出,要在一年內拿下4K芯片。但經過一年的研究,成品率仍然很低。
1978年10月,中科院請王守武全面負責這一任務。他帶領團隊奮戰一年,到1979年9月,終于把4K芯片的成品率提高到了20%以上。
這是什么概念?量產的芯片成品率至少要達到90%以上,否則難以收回成本。可是當時王守武的這20%成品率就已經是重大進步了,獲得了中國科學院科技成果一等獎。
最基本的問題,什么是芯片?
我來給大家出道題。下面這些哪些屬于芯片,哪些不屬于芯片:電腦處理器,手機處理器,機械硬盤,固態硬盤,電腦內存,手機存儲卡,U盤,液晶顯示器?
請大家思考一下。如果你能答對,你的知識水平就超過了90%的人。
答案是:這些幾乎都屬于芯片,只有兩個不是。一個是液晶顯示器,另一個是電腦硬盤中的一類,機械硬盤。機械硬盤是用磁來存儲的,不是半導體。而電腦硬盤中的另一類,固態硬盤,卻屬于芯片。固態硬盤、電腦內存、手機存儲卡和U盤都是用半導體來存儲的,它們都屬于芯片。
其實,液晶顯示器跟芯片也是近親,因為它是用半導體元件控制的,而且它的制造過程與芯片也十分相似。因此,液晶顯示這個行業又被稱為半導體顯示。
芯片的力量何在?
它實際上是來自半導體。知道這個,你的知識水平就超過了99%的人。
為什么半導體這么神通廣大?
原因在于,只有半導體有變化。跟半導體相對的,導體永遠是導電的,絕緣體永遠是不導電的,它們都沒有變化。
只有半導體,可以在導電和不導電之間轉換。我們可以控制這種轉換,辦法有很多。用導電和不導電表示0和1,就可以計算,可以存儲,產生無窮的變化。
芯片制造難在哪里呢?
其實每一步都很難,沒有容易的。芯片制造分為五個階段。
第一,把沙子,也就是二氧化硅,轉化成多晶硅。
第二,把多晶硅提煉成單晶硅,再把單晶硅切成一個個圓盤,也就是晶圓。 第三,在晶圓上制造各種器件。 第四,把芯片封裝起來。 第五,做最后的測試。
例如第一個階段,多晶硅的純度要達到11個9,即99.999999999%。我們平時說的純金,只不過是4個9,99.99%而已。
第二個階段,晶圓要做得非常平,連它自身的重量導致的彎曲,都是要控制的。如何控制這些晶體缺陷,是各個廠商從長期的經驗教訓中總結出來的,是他們高度重視的技術秘密。
前兩個階段都很難,第三個階段又是難中之難。光刻就是其中的核心技術。
光刻是什么?
其實就好比傳統的膠片照相技術,包括曝光、顯影、定影等等。具體的操作是這樣的。
首先,在晶圓表面涂一層光刻膠。
然后,在晶圓上面放一層掩膜,要刻的圖案就畫在掩膜上。
然后,用光通過掩膜去照射下面的晶圓。這里的關鍵在于,光刻膠遇到光會發生化學反應。這樣,圖案就轉移到了光刻膠上。
然后,把光刻膠去掉。但發生過化學反應的地方,就留下了。
最后,對沒有光刻膠的地方進行刻蝕。這樣,圖案終于轉移到了晶圓上。真正在晶圓上刻出東西來,是在這一步。
光刻真正的厲害之處,在于它保持這么高精度的同時,還能有很高的生產效率。
近年來,每當報道一個中國在芯片方面的技術進展,立刻就有很多人歡呼可以取代光刻了,可以擺脫卡脖子了。其實這完全是誤解。
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大家通過此篇文章,是否對芯片技術有了更深層次的理解?
致芯科技表示:未來我們還要付出巨大的努力,做出巨大的改革,再此領域做出更好的成績。
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