近日，大连理工大学化工学院的95位本科生彭译锋自制了一台光刻机，引起了广泛关注，虽不是相关媒体所述"纳米级"，但是能做到75微米，这比他5月份更新的1厘米制程又提升了一个级别。诚然重要的不是多少制程，业界看中的是他钻研的精神，在科技领域探索的决心。
最有意义的评论来自一位在中芯国际工作的朋友：真希望学生时代的那种冲劲儿能延续到工作中，哈哈，这样咱们也能做出EUV光刻机了。下面我们随着这段西瓜视频权威了解芯片的入门级制作指南，喜欢动手的你可以行动起来。
我们不讲故事，谈谈如何亲手制造出一枚芯片，所谓芯片就是将可以实现运算或储存等功能的电路，集成在一块很小的硅片上，它诞生的过程分为设计、制造、封装这三部，我们熟悉的高通、华为、海思和联发科，他们都是做芯片设计的公司。
· 芯片制造三部曲第一曲：电路图设计
首先要进行电路图设计，我们明确好芯片的规格和功能号，先给出一张布满"与门"、"非门"、"或门"等集成电路逻辑符号的逻辑设计图，再根据逻辑图设计电路元器件的布局给出电路图，大概下面两张图这样。
"如果完全看不懂这两张图不用怕，我们精心挑选了高等教育出版社出版的数字电子技术基础和模拟电子技术基础，两本书是和高中及以上学历朋友从零学起。"西瓜视频创作人"X科技实验室"打趣到
除了理论知识芯片设计还需要软件支持，就像作图、画图纸，需要PS和CAD等软件一样，逻辑图和电路布局图也并非是在纸上徒手作画，而是需要使用软件。如果涉及22纳米以下制程工艺的芯片，就必须从三家总部在M国的公司购买正版软件，在软件上最终会得到类似这样的电路图，然后将其制成一张光罩。
· 芯片制造三部曲第二曲：芯片制造
光罩的原理和作用类似于传统照相机的底片，光线打过光罩后，我们就可以得到一层电路图形。由于一枚芯片是由几十层电路层层堆叠而成的三维结构，所以就需要用几十层光罩一一对应。比如一张7纳米制程的处理器芯片往往会需要80张以上的光罩。拿到光罩后，我们开始自制芯片的第二步，制造台积电的生意就集中在这一步。
制造的目的可以理解成是在一层层不同材质的薄膜上刻出对应的一层层电路的布线，这样当薄膜堆叠起来时，就可以实现电路图上电路的功能，简化描述一下今天的制造过程。
首先在硅片上覆盖一层薄膜，涂上光刻胶，然后用强光透过写有电路图的光罩打在光刻胶上，强光会破坏光刻胶的结构，但光罩上被遮挡的部分，光刻胶不会被破坏，光罩也就拷贝到了光刻胶上。最后再冲蚀溶解掉没有被光刻胶覆盖的薄膜，以及剩下的光刻胶，晶圆上就只留下与电路图形一模一样的薄膜了。利用设计好的多层光罩不断重复上述过程，最后最初的硅片就可以变成这样一张布满几十个芯片的IC晶圆。
在了解芯片制造复杂流程的同时，还有一个严峻的问题，就是如何获得所需的高品质原材料和制造设备，比如制造环节最重要的光刻机去哪买？目前高端光刻机市场几乎被荷兰阿斯麦公司垄断，他们2019年生产的26台光刻机，约有一半被台积电买走，每台约1.2亿美元。另外根据阿斯麦的客户联合投资专案，他们的客户往往都是投资自己的股东，比如台积电就在2012年以8.38亿欧元获得了阿斯麦5%的股权。
"但各位青年实业家不用因此灰心，因为越来越多的人才在关注光刻机，关注芯片制造，上文提到的彭译锋科普福斯的同时，也在光刻机上做了有益的探索。"西瓜视频创作人如是说。
采购制造芯片还必须的几样原材料和设备。目前国产硅片良品率不够，以及光刻胶等原材料还需要攻关和提升，化学抛光设备、沉淀设备等还需要进一步研发。可喜的是我们的刻蚀设备国产高端。
· 芯片制造三部曲第二曲：芯片封测
IC晶圆上有几十张芯片，但看上去和拆开手机后，我们看到的芯片还不太一样，因为还差最后一步封装。如果你拆过手机或电脑，可能对主板上这样的小黑盒有印象，所谓封装就是将IC晶圆上"剪"下来的芯片装进这个小黑盒的过程。
位于产业链末端的封装相对来说门槛和附加值较低，国内有多家企业在深耕这一领域，占据了相当一部分市场份额，至此就讲完了自制芯片的全部流程。
· 总结：
在各位亲自动手发家致富之前还要泼点冷水，目力所及我们见过的个人自制芯片最成功的是上述90后的那枚0.75微米工艺的芯片，作为对比华为P40系列使用的麒麟990芯片基于7纳米工艺。目前国产光刻机已经研发成功了28nm，结合芯片新材料，未来可期。
可以说最近30年的科技产业史，就是一部科技产业链分工合作不断精细化的历史。风云际会，浪潮汹涌，当中国科技产业加速集成， 未来中国半导体发展将十分迅猛。
本文部分素材来源于西瓜视频创作人"X科技实验室"：
科技致富经：芯片制造零基础入门指南，人人都能造芯片
涨知识，新技能，就上西瓜视频搜索"X科技实验室"
在线客服
