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CPU和沙子的關係,你知道嗎?

無論是在電腦、手機,還是在一些小型的智慧設備,甚至是在汽車中,都離不開CPU,也就是中央處理器的支援,但凡需要涉及到計算能力的數碼電子產品,也都無法缺失,他們的區別僅在於計算能力的強弱,以及內部架構的區別了。但是對於這個塊頭不大,價值卻不低的產品來說,大家知道它是怎麼被製造出來的嗎?

事實上,所有的原點都來自於一捧沙子。

天然的沙子本身就已經純度很高的二氧化矽礦物質,將其融化、去除雜質之後,就能冶煉出直徑300mm、重100kg、純度達到99.9999%的單晶矽晶體。之後,用切割機將柱狀晶體切成薄片,就得到了用於進一步加工的晶圓。

之後,通過高能加速器將金屬離子“轟擊”到矽片表面,形成一層摻雜的半導體層,這就是離子注入;再通過電鍍工藝覆蓋上一層Hi-K(高介電常數)金屬,此時,整個半導體的源極與漏極其實已經成型,之後就等待進行光刻。

在晶圓表面塗抹上光刻膠,然後通過光刻機,以類似於相機底片曝光的方式,將設計好的電路“投影”在光刻膠表面。被照射到的光刻膠會變得易溶,用化學藥劑洗掉之後,順帶也溶解掉了沒被光刻膠保護的金屬層,露出成型的柵極(也叫門級)——至此,一個電晶體其實就已經完全成型了。

之後,再通過電鍍將銅覆蓋在柵極、源極和漏極表面,形成電晶體的三個導電觸點,並進一步完成不同電晶體之間的銅(導線)互連層——這時候,一個CPU的電路部分其實已經製造完畢。

最後,對每一個核心進行品質檢測,並將它們從一大塊晶圓上切割開來,去除那些不合格的個體,根據體質決定運行頻率、封裝到PCB底板上(桌上型電腦的CPU還會加上保護蓋),就成為了我們看到的CPU的樣子。