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[導(dǎo)讀]關(guān)注星標(biāo)公眾號(hào),不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容直接來(lái)源?|量子位全球陷入“缺芯危機(jī)”。一位加拿大小伙兒一聽(tīng)說(shuō)這事,立馬坐不住了,立志要解決這個(gè)問(wèn)題。他想了一想:芯片的主要原料不就是硅么,而硅一般是從石英石里提取的。于是,靈感爆棚的他發(fā)揮DIY精神,抄起家伙就開(kāi)干。第一步,就從撿石頭開(kāi)始。至于提煉...


直接來(lái)源 | 量子位



全球陷入“缺芯危機(jī)”。
一位加拿大小伙兒一聽(tīng)說(shuō)這事,立馬坐不住了,立志要解決這個(gè)問(wèn)題。
他想了一想:芯片的主要原料不就是硅么,而硅一般是從石英石里提取的。
于是,靈感爆棚的他發(fā)揮DIY精神,抄起家伙就開(kāi)干。
第一步,就從撿石頭開(kāi)始。



至于提煉硅需要的設(shè)備有用到湯鍋、電磁爐等廚具。

再輔以牙刷拋光和小刀切割。
最后,小伙把整個(gè)制作過(guò)程濃縮成一部只有99秒的視頻教程,免費(fèi)分享到網(wǎng)上。
步驟相當(dāng)完整,只是缺少億點(diǎn)點(diǎn)細(xì)節(jié)那種(手動(dòng)狗頭)。


△就是這種

從石頭到芯片

首先小伙把撿來(lái)的石英石敲碎,得到二氧化硅顆粒。


世界上純度最高的石英石在美國(guó)北卡羅來(lái)納州的采石廠,不過(guò)純度也就98%。


想要造芯片的話(huà)還要提純,純度達(dá)到99.9%的話(huà)是這個(gè)樣子。



至少提純到99.9999999%,才可以制備成多晶硅 (polysilicon)。



接下來(lái)他把多晶硅錠放到鍋里,想辦法加熱到1698開(kāi)式度(1424.85攝氏度)。



再把一小塊單晶硅放進(jìn)去當(dāng)引子,融化的硅會(huì)在與單晶硅的交界面上重新排列分子結(jié)構(gòu),隨著冷卻凝固成單晶硅。


這種方法由波蘭科學(xué)家丘克拉斯基提(Czochralski)發(fā)明,有一個(gè)形象的名字叫提拉法。


為什么叫提拉法呢?因?yàn)槔鋮s后就可以像這樣把制成的單晶體拉出來(lái):



小伙下一步做的是把硅晶體切割成薄片,這就是經(jīng)常能聽(tīng)到的晶圓了。



光滑得可以當(dāng)鏡子用。



不過(guò)這時(shí)晶圓的導(dǎo)電性能還不夠好,需要摻雜一些硼或磷,比如火柴頭上就有磷。



對(duì)這個(gè)過(guò)程,有網(wǎng)友評(píng)論道:就像我奶奶烤餅干一樣。



不過(guò)再后面才是最關(guān)鍵的步驟——光刻。


首先他往晶圓片上涂光刻膠 (Photoresist)。



再把需要的電路圖案制成帶一層鉻的石英掩膜版,掩膜版的作用相當(dāng)于洗相片時(shí)候的底片。



下一步他用激光把掩膜版上的電路圖案投射到晶圓,讓掩模產(chǎn)生的陰影位置控制光刻膠在晶圓片表面發(fā)生化學(xué)變化的位置。



后面的步驟就像洗相片一樣,倒上顯影液,用酸(小伙用的是白醋)腐蝕晶圓的暴露部分,洗掉殘留的光刻膠。



再加上億點(diǎn)點(diǎn)工藝細(xì)節(jié),包括同質(zhì)外延、異質(zhì)外延、偽外延、擴(kuò)散摻雜、銅互連層、化學(xué)機(jī)械拋光、涂光刻膠、酸蝕刻和光掩模曝光。


以上操作重復(fù)N遍,直到……



再對(duì)光刻完畢的晶圓進(jìn)行切割,就得到了未封裝的裸片(die)。



最后,小伙展示了焊接、封裝一氣呵成。



這就是從石頭到CPU的全部過(guò)程了。




還真有人做出來(lái)過(guò)

視頻看完后,這位加拿大小伙還有幾句話(huà)要說(shuō)。
首先有一點(diǎn)需要聲明:不建議任何人真的去嘗試這些方法,視頻中出現(xiàn)的“光刻膠”等只是道具,真正的化學(xué)原料非常危險(xiǎn),必須要在通風(fēng)、安全的環(huán)境下操作。
另外生產(chǎn)現(xiàn)代CPU的實(shí)際工藝流程要比視頻中描述的復(fù)雜得多,而且專(zhuān)利都掌握在大公司手里。
有網(wǎng)友開(kāi)玩笑說(shuō)他“這個(gè)視頻侵犯了大量的專(zhuān)利,我報(bào)警了”。
小伙也調(diào)侃到“我用的都是開(kāi)源石頭,所以應(yīng)該還好”。最后,雖然一個(gè)人在家里無(wú)法真的打造出納米級(jí)芯片,但是小伙分享了另一位DIY達(dá)人Sam Zeloof的頻道。微米級(jí)制程的那種芯片Sam還真做出來(lái)了。他的最新進(jìn)展是把自制芯片升級(jí)到了集成1000個(gè)晶體管。


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