在一台电脑的所有部件中,中央处理器是最最昂贵的.至于原因,我们就需要从它们的制造工艺开始.制造一块复杂的微机芯片是一项漫长的过程.其中包括培养一块尽可能纯净的硅片,然后利用机械技术,令人难以置信地精确度,用其制造一层一层的电路布局.如果你想知道处理器什么那么昂贵,那么,这篇短文将会给你明确的解答.

寻找硅晶体
 

通过冶金,我们大概能得到符合化学实验室所要求的硅的纯度,但对于芯片来说是不够的.这就需要进一步地提纯.这显然是个更复杂的工艺.近些年来,将成品转化为硅的混合制品是目前最理想的做法,比如三氯硅烷,然后再次通过各类反应,将其重新转化为硅.这项工序最终将从起初的经过初步提炼的硅,提炼出棒状的纯净的硅晶体.经过三氯硅烷蒸汽在高温中的反应,将更多的纯净的硅结留在了棒上,而去处了大量的杂质.

芯片制造厂不会去用大块的纯净的硅,他们需要的一块巨大无比的单晶硅.这种晶体,将从更大的熔炉里制造.纯净的硅片将被放入到熔炉中的坩埚里,单晶硅就会连接到上面的机械臂.熔炉将被升温至1500度,硅片便熔化了.这时,机械臂将滴落的熔化了的硅引导出熔炉,就开始产生了一层层的高质量的单晶硅.最后,我们将获得这块直径大概为300mm,长为6英尺.之后,它们将被送往高精度的车床,去处毛糙的边,并精确地加工至300mm的直径.在那里,金刚刀片将他们削成约为0.75mm厚的薄片.这些薄片将被磨光,并卖给芯片商们.一块300mm的薄片价值3000美刀,当这些薄片被送至电脑芯片制作厂后,真正的乐趣才开始.芯片将会在人类已知的最最干净的环境开始制造.事实上,那里空气的纯度比医院里重病房里要高1000倍以上,而处理器还是复杂的,我们只指出大概的要点.

光刻法
 

微芯片的制造工艺是围绕光刻法的想法展开的.厂家接到一片硅片后,将它送到他们的制造部门.光刻法的工艺将从给硅片涂上一层感光性树脂这种化学材料开始.这种材料的特性是当它遇到紫外线将变的粘稠而又易于剥落,而未被照射部分能保持固体状态.当这块模板覆盖到硅片表面,然后用紫外线照射,紫外线只能从模板的开口出通过,所以,感光性树脂能精确地控制硅片上的空点.当感光性树脂与紫外线发生反应时,它就能从那些特定的方位脱落,于是,硅片在脱落的部分被暴露,而其他部分能够被未反应的感光性树脂保护.暴露在外的硅被各类腐蚀剂侵蚀掉,然后用特殊的溶剂将剩余的感光性树脂去处.这时留下的是一块与原始模板刚好相反的硅片.然后,一层起绝缘作用的二氧化物被覆盖上,接着还有一层多晶硅,作为芯片各层相互连接的导体.

同样的感光性树脂和模板工艺也被应用于绝缘体和传导体的修整.为了改变硅片中各个部分的传导特性,硅片将被灌输入离子.这就是所谓的半导体的参杂..当加入了合适浓度的离子后,就开始生产芯片的第二层.这和第一层的方法一样,先是硅片,然后是感光性树脂等等.第二层芯片将和第一层的那些有多晶体皱摺的点相连接,并和那些硅的二氧化物点保持绝缘.大概要20层就能制造出一块3D的芯片,每块300mm的晶体能够做出的芯片大约是500块.

当然所有工艺都比以上描述得要复杂得多,但大致的流程就是那样子的.这些都是测试的部分,每块芯片上的电路都要就被检测过的.一旦出现有缺陷的芯片,那它就被报废了.那些通过测试的芯片将被封装在我们平时用的CPU中,这些芯片在封装过程中将做最后一次的检测,看它是否运行平稳,然后就被送到那些电脑批发商,那些卖给你机子的商人手上.将CPU从加州海岸运送到你家门口的行程是遥远的,也是相当昂贵的.从两度提纯出来的3000美刀的晶体,到大量的腐蚀术.无论如何,这篇文章还是告诉了你CPU制造的基本概念,最后希望解答了这个所有人都疑惑的问题:"为什么CPU如此昂贵?"

出处:Q3ACN.COM  翻译:KaoN@Q3acn.com