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全球无法山寨的产品,CPU制造全过程,一堆沙子的艺术之旅

 360XHM 2017-09-25

全球无法山寨的产品,CPU制造全过程,一堆沙子的艺术之旅

CPU(中央处理器)被称为是计算机的大脑,甚至有人认为是工业的大脑,它是世界上单位体积集成度最高的集成电路核心。CUP具有极高的技术壁垒,无法进行山寨,CPU的设计生产代表了当今世界发展的最高水平。

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CPU的生产大致分为以下过程,选取原料沙子,提纯成硅锭,制作成晶圆,光刻,蚀刻,离子注入,金属沉积,互联,测试,封装,最终检测,包装上市等基本步骤。从沙子到CPU,需要经过一条超常的生产线。

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图为将硅熔炼成硅锭,在这个过程中要经过多次提纯,制作成半导体。其纯度高达一百万个硅原子中最多只能够含有一个杂质原子。可见其提纯难度,因此在世界上能够生产CPU的国家很少。

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图为单晶硅锭,呈圆形,其纯度高达99.9999%。将硅锭横向切割,经过抛光后成为圆形的晶圆。

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图为对晶圆进行光刻胶,其过程是在晶圆旋转的过程中浇上蓝色的光刻胶液体。晶圆在不停的旋转过程中,可以使光刻胶平铺得均匀且非常的薄。

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涂好光刻胶之后,光刻胶层透过掩模被曝光在UV等下,掩模上预先设计好的电路就可以通过UV灯“印刷”在光刻胶层上。通俗的理解这个过程就是将设计好的电路印刷在光刻胶上。

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通常情况下,一个晶圆可以切割出上百个的处理器。每个处理器又由无数的晶体管组成,晶体管十分微小,一个针头大小的位置就能够放下大约3000万个晶体管。

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接下来的步骤就是溶解多余的光刻胶,使被“印刷”上去的电路显现出啦。

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图为离子注入,在真空环境下,使用经过加速场加速的离子和原子照射固体材料,从而使被注入的区域形成特殊的注入层,这些区域的硅的导电性将被改变。而这时候开始,材料硅将真正与众不同。

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至此,晶体管的制造基本完成,在绝缘层(红色)部分蚀刻出三个方形孔,填充上铜。这样晶体管之间就互相联系了起来。

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图为进行晶圆测试,有瑕疵或者功能不完全的内核将被丢弃。

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测试通过之后,将晶圆切割成块,每一块就是一个处理器的内核。

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图为Core i7的内核。

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将内核和衬底和散热堆片等叠放在一起进行封装,完成之后就是我们在市场上看到的处理器的样子。

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最后在进行一次等级测试,不同频率,功耗,发热量决定了处理器的等级,不同等级的处理器价格上也是千差万别。

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最后进行包装,销往世界各地。

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