為什麼有人說CPU是人造物的巔峰?

2020-12-04 我愛肉肉愛我

從晶片製作的難度以及複雜的工藝來看,晶片確實是人造物的巔峰。很多人也認為航空發動機、核聚變裝置、電子對撞機等同樣是人造物的所能達到的巔峰水準。事實上,人類科技在飛速發展,未來肯定會誕生更多的尖端產品,僅從目前的科技水平來看,晶片尤其是性能最先進的晶片,肯定是人造物的巔峰水平。

咱們先來看一下,一粒沙子是如何變成晶片的。沙子變成晶片,需要經過至少5個大工程,18個小流程才能變成沙子。即使第一步矽提純,從沙子中提取出可作為圓晶的矽片並非一件容易的事,因為晶片行業所需要的矽晶體純度需要高達99.999999999%才行,任何一個微小的雜質都會影響到後續工藝。

晶片製作工藝最複雜的當屬前工程,這裡面需要最頂級的光刻機才能夠完成。光刻膠塗抹、紫外線照射、溶解、蝕刻、離子注入、絕緣層處理、沉澱銅層、構建網際網路銅層,可以說每一步都是精雕細作。整個工藝看似簡單,其實已經經歷了數千道工藝,其中任何一個工藝出錯,整個圓鏡片就會報廢。而這只不過是晶片製作中的一個大工程。

晶片裡面的電路構成高達幾十層,僅僅一個指甲蓋那麼大的晶片,微觀放大的話不亞於一座大型城市。有人形容晶片製作等於在頭髮絲上建造萬丈高樓,大家可以想像一下其中的難度。

晶片裡面構建的單個MOS電晶體,然後經過複雜工藝製作的多層電路網絡如上,電晶體之間還需要通過錯綜複雜的電路連接上才行。這只是一個小小的電晶體所佔用的空間,而最新的麒麟9000包含了153億的電晶體。這是一個多麼龐大的工程。

當然,晶片製作過程中需要用到光刻機。而光刻機目前全世界只有一家能夠提供最先進的光刻機。ASML光刻機裡面的零部件包括了測量臺、曝光臺、雷射器、光束矯正器、能量控制器、光束形狀設置、遮光器、能量探測器、掩膜版、掩膜臺、物鏡、矽片、內部封閉框架、減振器等,裡面涉及到了十萬個零部件,需要全球數萬家企業提供,每一個零部件的性能都需要達到頂尖水平才行。

晶片製作的工藝複雜,而製作晶片的光刻機需要的科技含量更高。一臺EUV光刻機需要1.2億美元,而且產量有限,哪怕公開圖紙,都不一定能夠造出來。

所以晶片被認為是人造物的巔峰,不是沒有道理的。

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