晶片到底有多難造？

這是一個芯片 它的裏邊比整個宇宙中 所有已知信息的數量還要複雜 這不是比喻 這是真的 一顆指甲蓋大小的芯片裏面 藏着1000億個開關 每秒鐘這些開關開合的次數 是全地球人口總數的幾百萬倍 一切從一把沙子開始 芯片要的是一種叫石英沙的東西 二氧化硅含量極高 全球只有澳大利亞 巴西 美國 北卡羅來納州等極少數地方 纔有這種礦牀 把這些石英沙 投進2000攝氏度的熔爐裏 和碳一起瘋狂燃燒 燒掉氧之後 剩下的東西叫粗硅 但這玩意純度只有98% 芯片根本看不上 通過一種叫西門子法的工藝 先被轉化成氣臺 然後在極端受控的條件下 一個原子 一個原子地 重新凝結堆疊 最終得到的多金硅 純度是99.99999999 整整11個9 而這塊硅比黃金還要純淨10億倍 不是10倍 不是100倍 是10億倍 工程師把多金硅倒進石英乾鍋 加熱到1400攝氏度 讓它融化成液體 然後用一粒比芝麻還小的金種 輕輕觸碰液麪 緩緩旋轉 緩緩向上提拉 奇蹟在這一刻發生 最終長成一根直徑300毫米 重量超過200公斤的硅棒 然後用鑲了金剛石的線鋸 把這根硅棒切成薄片 厚度大約和一張信用卡差不多 這就是你常聽說的晶圓 首先晶圓表面均勻塗上一層光刻膠 接下來是這場對話的主角登場 價值超過10億人民幣的 EUV極紫外光刻機 研發歷史超過30年 沒有任何一個國家 能獨立把它造出來 全世界最頂級的芯片 幾乎都必須經過它的手 三個月 一千多道工序 一張晶圓 終於完成了 一塊佈滿V形探針的探針卡壓上去 給每一顆芯片通電 檢測每個電路是否響應正常 結果生成一張地圖 綠色合格 紅色廢品 廢品打上墨點 然後一把鑲了金剛石的鋸片 以每分鐘6萬轉的速度切割 把整張晶圓分成幾百顆獨立的芯片 那些帶着墨點的 直接扔掉 在頂級製成工藝下 廢品率能高達50% 也就是說 耗時三個月 花費數萬美元造出的一張晶圓 有一半剷除的芯片 是垃圾 合格的裸片被機械臂拾取 貼裝到機板上 焊上比頭髮還細的金屬導線 建立電氣連接 高端芯片還會翻過來 用底部密密麻麻的焊球 直接對接機板 這叫倒裝焊 性能更強 最後 沒有這塊金屬蓋 芯片在幾秒鐘內 就會把自己燒燬 封裝好的芯片 還要通過高溫老化測試 在極端溫度下持續通電 把那些天生有缺陷的芯片 提前篩掉 剩下的按性能排序 強的賣高價 弱的降價賣 同一塊晶圓切下來的親兄弟 因爲幾粒灰塵導致部分區域損壞 就被鎖死屏蔽降級 貼上低端型號的標籤再出售 這就是芯片行業 最隱祕的商業邏輯 從一粒不起眼的沙子 到這顆主宰現代文明的芯片 中間是 提純 融化 拉棒 切割 拋光 光刻 刻實 摻雜 佈線 測試 封裝 超過一千道工序整整三個月 凝聚了人類在量子物理 精密光學 高分子化學 極限機械上所有的頂級成就