現代生活中，人(rén)們已被各種電子設備圍繞，手機、電腦(nǎo)、電視……那麽，這(zhè)些電子設備是靠什(shén)麽運作的(de)呢(ne)？

答(dá)案就是芯片！簡單來(lái)說，芯片之于電子設備的(de)地位等同于發動機之于汽車，而制備芯片的(de)原材料，就是最普通(tōng)不過的(de)石英砂。下(xià)面，我們就來(lái)看一看，石英砂是怎麽變成芯片的(de)？

1.石英砂

矽是地殼内第二豐富的(de)元素，而脫氧後的(de)沙子（尤其是石英）最多(duō)包含25％的(de)矽元素，以二氧化(huà)矽（SiO2）的(de)形式存在，這(zhè)也(yě)是半導體制造産業的(de)基礎。

2.矽熔煉

12英寸/300毫米晶圓級，通(tōng)過多(duō)步淨化(huà)得(de)到可(kě)用(yòng)于半導體知道質量的(de)矽，學名電子級矽（EGS），平均每一百萬個(gè)矽原子中最多(duō)隻有一個(gè)雜(zá)質原子。下(xià)圖展示的(de)是如何通(tōng)過矽淨化(huà)熔煉得(de)到大(dà)晶體的(de)，最後得(de)到的(de)就是矽錠（ingot）。

3.單晶矽錠

整體基本呈圓柱形，重約100千克，矽純度 99.9999％。

4.矽錠切割

橫向切割成圓形的(de)單個(gè)矽片，也(yě)就是我們常說的(de)晶圓 （Wafer）。順便說，這(zhè)下(xià)知道爲什(shén)麽晶圓都是圓形的(de)了(le)吧？

5.晶圓

切割出的(de)是晶圓經過抛光(guāng)後變得(de)幾乎完美(měi)無瑕，表面甚至可(kě)以當鏡子。事實上，intel自己并不生産這(zhè)種晶圓，而是從第三方半導體企業那裏直接購(gòu)買成品，然後利用(yòng)直接的(de)生産線進一步加工，比如現在主流的(de)45nm HKMG（高(gāo)K金屬柵極）。值得(de)一提的(de)是，intel公司創立之初使用(yòng)的(de)晶圓尺寸隻有2英寸/50毫米。

6.光(guāng)刻膠（Photo Resist）

下(xià)圖中藍色部分(fēn)就是在晶圓旋轉過程中澆上去的(de)光(guāng)刻膠液體，類似制作傳統膠片的(de)那種。晶圓旋轉可(kě)以讓光(guāng)刻膠鋪的(de)非常薄、非常平。

光(guāng)刻一：光(guāng)刻膠層随後透過掩模（Mask）被曝光(guāng)在紫外線（UV）之下(xià)，變得(de)可(kě)溶，期間發生的(de)化(huà)學反應類似按下(xià)機械相機快(kuài)門那一刻膠片的(de)變化(huà)。掩模上印著(zhe)預 先設計好的(de)電路圖案，紫外線透過它照(zhào)在光(guāng)刻膠層上，就會形成微處理(lǐ)器的(de)每一層電路圖案。一般來(lái)說，在晶圓上得(de)到的(de)電路圖案是掩模上圖案的(de)四分(fēn)之一。

光(guāng)刻二：由此進入納米尺寸的(de)晶體管級别。一塊晶圓上可(kě)以切割出數百個(gè)處理(lǐ)器，不過從這(zhè)裏開始把視野縮小到其中一個(gè)上，展示如何制作晶體管等部件。晶體管相當于開關，控制著(zhe)電流的(de)方向。現在的(de)晶體管已經如此之小，一個(gè)針頭上就能放下(xià)大(dà)約3000萬個(gè)。

7.溶解光(guāng)刻膠

光(guāng)刻過程中曝光(guāng)在紫外線下(xià)的(de)光(guāng)刻膠被溶解掉，清除後留下(xià)的(de)圖案和(hé)掩模上的(de)一緻。

8.蝕刻

使用(yòng)化(huà)學物(wù)質溶解掉暴露出來(lái)的(de)晶圓部分(fēn)，而剩下(xià)的(de)光(guāng)刻膠保護著(zhe)不應該蝕刻的(de)部分(fēn)。

9.清除光(guāng)刻膠

蝕刻完成後，光(guāng)刻膠的(de)使命宣告完成，全部清除後就可(kě)以看到設計好的(de)電路圖案。

10.光(guāng)刻膠

再次澆上光(guāng)刻膠（藍色部分(fēn)），然後光(guāng)刻，并洗掉曝光(guāng)的(de)部分(fēn)，剩下(xià)的(de)光(guāng)刻膠還(hái)是用(yòng)來(lái)保護不會離子注入的(de)那部分(fēn)材料。

11.離子注入（ion implantation）

在真空系統中，用(yòng)經過加速的(de)，要摻雜(zá)的(de)院子的(de)離子照(zhào)射（注入）固體材料，從而在被注入的(de)區(qū)域形成特殊的(de)注入層，并改變這(zhè)些區(qū)域的(de)矽的(de)導電性。經過電場(chǎng)加速後，注入的(de)離子流的(de)速度可(kě)以超過30萬千米每小時(shí)。

12.清除光(guāng)刻膠

離子注入完成後，光(guāng)刻膠也(yě)被清除，而注入區(qū)域（綠色部分(fēn)）也(yě)已摻雜(zá)，注入了(le)不同的(de)原子。注意這(zhè)時(shí)候的(de)綠色和(hé)之前已經有所不同。

13.晶體管就緒

至此，晶體管已經基本完成。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個(gè)孔洞，并填充銅，以便和(hé)其它晶體管互連。

14.電鍍

在晶圓上電鍍一層硫酸銅，将銅離子沉澱到晶體管上。銅離子會從正極走向負極。

15.銅層

電鍍完成後，銅離子沉積在晶圓表面，形成一個(gè)薄薄的(de)銅層。

16.抛光(guāng)

将多(duō)餘的(de)銅抛光(guāng)掉，也(yě)就是磨光(guāng)晶圓表面。

17.金屬層

晶體管級别，留個(gè)晶體管的(de)組合，大(dà)約500納米。在不同晶體管之間形成複合互連金屬層，具體布局取決于相應處理(lǐ)器所需要的(de)不同功能性。芯片表面看起來(lái)異常平滑，但事實上可(kě)能包含20多(duō)層複雜(zá)的(de)電路，放大(dà)之後可(kě)以看到極其複雜(zá)的(de)電路網絡，形如未來(lái)派的(de)多(duō)層高(gāo)速公路系統。

18.晶圓測試

内核級别，大(dà)約10毫米/0.5英寸。圖中是晶圓的(de)局部，正在接受第一次功能性測試，使用(yòng)參考電路圖案和(hé)每一塊芯片進行對(duì)比。

19.晶圓切片（Slicing）

晶圓級别，300毫米/12英寸。将晶圓切割成塊，每一塊就是一個(gè)處理(lǐ)器的(de)内核（Die）。

20.丢棄瑕疵内核

晶圓級别。測試過程中發現的(de)有瑕疵的(de)内核被抛棄，留下(xià)完好的(de)準備進入下(xià)一步。

21.單個(gè)内核

内核級别。從晶圓上切割下(xià)來(lái)的(de)單個(gè)内核，這(zhè)裏展示的(de)是Core i7的(de)核心。

22.封裝

封裝級别，20毫米/1英寸。襯底、内核、散熱(rè)片堆疊在一起，就形成了(le)我們看到的(de)處理(lǐ)器的(de)樣子。襯底相當于一個(gè)底座，并爲處理(lǐ)器内核提供電氣與機械界面，便于與PC系統的(de)其它部分(fēn)交互。散熱(rè)片就是負責内核散熱(rè)的(de)了(le)。

23.處理(lǐ)器

至此就得(de)到完整的(de)處理(lǐ)器了(le)（這(zhè)裏是一顆Core i7）。這(zhè)種在世界上最幹淨的(de)房(fáng)間裏制造出來(lái)的(de)最複雜(zá)的(de)産品實際上是經過數百個(gè)步驟得(de)來(lái)的(de)，這(zhè)裏隻是展示了(le)其中的(de)一些關鍵步驟。

24.等級測試

最後一次測試，可(kě)以鑒别出每一顆處理(lǐ)器的(de)關鍵特性，比如最高(gāo)頻(pín)率、功耗、發熱(rè)量等，并決定處理(lǐ)器的(de)等級，比如适合做(zuò)成最高(gāo)端的(de)Core i7-975 Extreme，還(hái)是低端型号Core i7-920。

25.裝箱

根據等級測試結果将同樣級别的(de)處理(lǐ)器放在一起裝運。制造、測試完畢的(de)處理(lǐ)器要麽批量交付給OEM廠商，要麽放在包裝盒裏進入零售市場(chǎng)。