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     晶體管越多，芯片就運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。我們所說(shuō)的晶體管是一種半導(dǎo)體器件，通常用于放大或電控開(kāi)關(guān)。摻雜的主要原因是硅單質(zhì)本身不導(dǎo)電，硅元素周?chē)兴膫€(gè)電子，相當(dāng)于四個(gè)空穴，硼元素周?chē)挥腥齻€(gè)電子，相對(duì)硅來(lái)說(shuō)，缺少一個(gè)電子，所以空穴主要導(dǎo)電，稱為P型半導(dǎo)體。

在每一種智能設(shè)備中，芯片都扮演著關(guān)鍵角色，無(wú)論是PC機(jī)、智能手機(jī)還是智能可穿戴設(shè)備，CUP都是核心部件。但是，對(duì)于這樣一個(gè)小發(fā)明，中國(guó)目前還不能有效地實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

有些時(shí)候，一件東西太精細(xì)了，BU807并不意味著很容易制造出來(lái)，更別提芯片這樣需要納米級(jí)工藝才能操作，人力根本做不到。集成電路芯片中最重要的部分是晶體管，它相當(dāng)于人類(lèi)大腦中的神經(jīng)系統(tǒng)，晶體管越多，芯片就運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。所以，如何在如此狹窄的空間中放置更多的晶體管就成了一個(gè)難題。

晶體管是芯片的基本部件

我們所說(shuō)的晶體管是一種半導(dǎo)體器件，通常用于放大或電控開(kāi)關(guān)。它具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可用于各種數(shù)字和模擬功能，包括放大、切換、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和振蕩等。晶體管可以單獨(dú)包裝，也可以放置在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，可以容納晶體管芯片的上億或更多部分，這就是為什么這么多晶體管可以被集成在CPU中。

直到1929年，當(dāng)時(shí)的工程師利蓮·費(fèi)爾德獲得了一項(xiàng)晶體管專(zhuān)利。但局限于當(dāng)年的技術(shù)水平，還不能生產(chǎn)晶體管。只有在1947年12月，世界上最早的實(shí)用半導(dǎo)體器件才在貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出來(lái)，而且在最初的實(shí)驗(yàn)中，這種晶體管可以將音頻信號(hào)放大100倍，其外形與火柴棒形狀相似。

直到1950年，第一批“PN結(jié)”(PN結(jié)是P型和N型的交界處，P型是多孔的，N型是多電子的，下面將介紹)才誕生，現(xiàn)在的晶體管，大多數(shù)還是屬于PN結(jié)的晶體管。

晶片生產(chǎn)流程

再回到芯片生產(chǎn)，今天一片好的芯片生產(chǎn)流程是怎樣的？大腦就像這樣的智能裝置，它的誕生需要經(jīng)歷哪些步驟？

晶片其實(shí)是含有集成電路的一塊元件，大致可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是CPU、通信基站的處理芯片等功能芯片；另一類(lèi)是存儲(chǔ)芯片，如計(jì)算機(jī)中的閃存。

并且要制作的芯片，在行業(yè)中主要就分為這幾個(gè)方面。第一是芯片的設(shè)計(jì)，正如做工程需要有藍(lán)圖一樣，芯片也是這樣，芯片做出來(lái)后想實(shí)現(xiàn)什么樣的功能，在設(shè)計(jì)這個(gè)步驟中已經(jīng)確定了，這需要專(zhuān)業(yè)人員來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

接下來(lái)就是制作了，這個(gè)步驟也是最麻煩的，后面會(huì)詳細(xì)介紹。并且最終是封裝，即把芯片的成品組裝成可出售的產(chǎn)品，即我們?cè)谑袌?chǎng)上所看到的樣子，這樣的過(guò)程就叫封裝，我國(guó)大部分芯片行業(yè)都與封裝行業(yè)有關(guān)。

三個(gè)主要步驟中，最困難的是設(shè)計(jì)，最簡(jiǎn)單的是封裝。做為芯片的靈魂，沒(méi)有好的設(shè)計(jì)，就不可能有好的芯片，所以設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。

目前我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)主要集中在生產(chǎn)和封裝領(lǐng)域，特別是封裝領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，而涉及到設(shè)計(jì)方面的企業(yè)卻寥寥無(wú)幾。即使是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的芯片也主要集中在中低端，而在高端芯片的設(shè)計(jì)中幾乎沒(méi)有這一比例。

晶片操作原理

制造晶片的主要原料是硅，通常是從砂粒中提煉出來(lái)的，將砂粒中的二氧化硅熔化，再還原，最后得到硅單質(zhì)。在此基礎(chǔ)上對(duì)硅單質(zhì)進(jìn)行摻雜，左摻硼，右摻磷。

摻雜的主要原因是硅單質(zhì)本身不導(dǎo)電，硅元素周?chē)兴膫€(gè)電子，相當(dāng)于四個(gè)空穴，硼元素周?chē)挥腥齻€(gè)電子，相對(duì)硅來(lái)說(shuō)，缺少一個(gè)電子，所以空穴主要導(dǎo)電，稱為P型半導(dǎo)體。磷素周?chē)形鍌€(gè)電子，比硅多一個(gè)，所以叫做N型半導(dǎo)體。二者結(jié)合，即成為以上所述的PN結(jié)。

其主要特點(diǎn)是，只有左、右加負(fù)極電流可以通過(guò)，如果將電流方向改變了，則電流就不循環(huán)了，即二極管。那么我們就可以對(duì)只能通過(guò)單向電流循環(huán)的二極管進(jìn)行很多操作，例如與或非門(mén)等，這方面的知識(shí)現(xiàn)在在高中的課程里都有講到，這里就不多贅述了。

怎樣制作一個(gè)芯片？

返回到芯片的具體制作，先將硅單質(zhì)制成片子，再將片子切成一個(gè)個(gè)的片。之后，將光刻膠涂于這些圓盤(pán)上，再用紫外線透過(guò)透鏡對(duì)這些被涂硅片進(jìn)行光刻，這些光刻膠也會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)圖對(duì)某些特定位置進(jìn)行照射，從而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

后為光刻腐蝕，因設(shè)計(jì)不同，腐蝕區(qū)域也不同，通產(chǎn)而言，經(jīng)過(guò)光刻后的區(qū)域會(huì)被腐蝕，而未經(jīng)過(guò)光刻的區(qū)域則不會(huì)，當(dāng)然情況也有可能相反，這都是根據(jù)實(shí)際需要制造的。

就拿被腐蝕的光刻區(qū)域來(lái)說(shuō)，被腐蝕的地方形成凹槽，然后在凹槽內(nèi)進(jìn)行摻雜，即上面提到的硼元素或磷元素等等。最終用刷子沖洗干凈，只留下?lián)诫s后的硅片，此時(shí)就可制作半導(dǎo)體PN結(jié)。

而且這一步可能不止一步，如果需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，還需要重復(fù)上膠、摻雜、腐蝕、清洗等步驟，然后在上面沉積金屬，連接電路。最終一個(gè)完整的晶圓就這樣誕生了。切片之后，封裝就變成了芯片。這樣就完成了整個(gè)芯片制造流程。

晶片設(shè)計(jì)領(lǐng)域短缺的根源

就產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)而言，我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域尤其稀缺，其主要原因有三個(gè)。首先是教育環(huán)境問(wèn)題，由于國(guó)外技術(shù)封鎖，加上國(guó)內(nèi)芯片人才匱乏，所以對(duì)于教育方面一直缺乏接觸到世界上最先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)思想的人才，自然也就不能培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。

二是對(duì)技術(shù)人才缺乏足夠的重視，或者說(shuō)整個(gè)行業(yè)對(duì)技術(shù)人才太過(guò)冷淡，導(dǎo)致很多技術(shù)人才從硬件產(chǎn)品轉(zhuǎn)向軟件開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售，這也導(dǎo)致我國(guó)的芯片人才缺口一直無(wú)法填補(bǔ)。

其三，整個(gè)市場(chǎng)都充斥著國(guó)外高端芯片，因此國(guó)產(chǎn)芯片在許多情況下得不到市場(chǎng)有效的反饋，導(dǎo)致其更新速度非常緩慢，自然也就拖了國(guó)產(chǎn)芯片的后腿。

誠(chéng)然，對(duì)于這樣的現(xiàn)狀，目前國(guó)家已經(jīng)有了很多應(yīng)對(duì)措施。首先，中國(guó)制定了“國(guó)家千人計(jì)劃”，將海外高科技人才引渡回國(guó)，引導(dǎo)國(guó)內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。在第二個(gè)問(wèn)題上，還是要改變國(guó)內(nèi)企業(yè)家的觀念，當(dāng)技術(shù)人員的待遇能在公司中處于領(lǐng)先地位時(shí)，這些技術(shù)人才自然也會(huì)回流。

至于上一個(gè)問(wèn)題，由于美國(guó)對(duì)中興的制裁，雖然現(xiàn)在已有所緩和，但中興事件的影響已經(jīng)讓國(guó)內(nèi)所有技術(shù)公司都感覺(jué)到了威脅，對(duì)國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)也帶來(lái)了新的商機(jī)，至少可以給國(guó)產(chǎn)芯片一個(gè)試水的地方，讓它不斷更新。

總結(jié)

一路上，我們的芯片產(chǎn)業(yè)跌跌撞撞，在“漢芯”事件后更是飽受重創(chuàng)，現(xiàn)在一切都處于百?gòu)U待興的狀態(tài)，再加上美國(guó)創(chuàng)造的大好時(shí)機(jī)，正是我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達(dá)的關(guān)鍵機(jī)會(huì)，相信我們的芯片產(chǎn)業(yè)一定能重獲輝煌。

和公司不同的是，如果國(guó)家想要實(shí)現(xiàn)偉大的復(fù)興，必須在每一個(gè)產(chǎn)業(yè)中都有自己的核心技術(shù)，可以不用第一，但不能不用，而且這個(gè)芯片領(lǐng)域的崛起，加上國(guó)家的推動(dòng)，相信將對(duì)未來(lái)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。