万软资讯-好资源汇集平台

UP主捡块石头搓出个CPU?恕我直言 人类做不到

实习小编 热议 12
扫码手机访问手机访问:UP主捡块石头搓出个CPU?恕我直言 人类做不到
0

【摘要】 差评君最近看到一个有趣的视频,这个视频 UP 主号称可以在 “ 99 秒以内解决全球芯片危机 ”。 只见他捡起路边的石块,经过一番鬼斧神工的操作,就 “ 造 ” 出了一块 CPU......

差评君最近看到一个有趣的视频,这个视频 UP 主号称可以在 “ 99 秒以内解决全球芯片危机 ”。

只见他捡起路边的石块,经过一番鬼斧神工的操作,就 “ 造 ” 出了一块 CPU ,堪称史上最细手艺人。

乍一看,你肯定觉得这哥们在搞噱头,但看完他的制作流程。

你别说,还是有点东西的。

正儿八经工业制作 CPU 用的原料和方法这博主都尽量用上,比如他提纯了 99.9999999% 的硅为原料,还用了跟工业制作 CPU 一样的 UV 光刻方法。

这哥们做的 CPU 切片 ▼

关键是他还在视频末尾,抛出了一个令人深思的问题:“ 随着高科技技术的不断涌现,我们是不是已经丧失了创造事物的能力 ?”

em。。。。这格局一下就大起来。

所以借这个机会,差评君今天就给大家盘盘,我们普通人能不能纯手工搓出一颗 CPU ?

顺便也跟大家聊聊真正的工业级芯片制作工艺难在哪?

造出一块 CPU ,大概需要经过三步,芯片设计,芯片制造和芯片封装。

不过咱今天的重点不在芯片设计,咱直接聊芯片制造。

芯片制造中有两个关键的玩意,也是大家最关心的:硅晶圆和光刻机。

按芯片制造步骤来说,第一步,当然是找做芯片的原料——二氧化硅

二氧化硅广泛分布在自然界里的岩石、沙砾之中,所以最直接的方法就是找一块顺手的石头。

然后从石头里把二氧化硅提纯出来。

这名 UP 把石头碎成下面这样的渣渣,就得到纯度 98% 的二氧化硅。

然后呢,他可能找了些烧杯或者坩埚,将二氧化硅和镁粉混合加热,制成粗硅。再用盐酸把里面的镁、氧化镁和硅化镁去除掉。

最后经过过滤,剩下的滤渣就是纯硅。

不过这时候只能算是 99.9% 的纯二氧化硅,UP 主又经过一系列他自己也没展示清楚的提纯步骤,把它变成纯度为 99.9999999% ( 9 个 9 )的多晶硅金属。

这个纯度如果是真实的,那还是相当厉害,因为目前工业化制作芯片应用的多晶硅纯度最高也才 99.999999999% (11个 9 )。

而工业化提纯硅这边,需要在专业的实验室环境下,找专业的均匀加热箱,先把二氧化硅和碳粉混合高温下生成粗硅,粗硅和氯气高温反应下生成氯化硅,氯化硅和氢气高温反应下得到纯净硅。

工业制硅能得到纯度更高的硅,但这个高温、氯气和氢气咱普通人是搞不到的。

但无论是 UP 主的土方法或者工业方法,上面制成的多晶硅并不是制作硅晶圆的最终形态,我们还要把它融化以后,用 “ 乔赫拉尔斯基方法 ” 法,把多晶硅变成单晶硅棒。

乔赫拉尔斯基方法:专门用于获得单晶半导体( 例如硅、钛和砷化铀 )、金属( 例如铂、铂、银、金 )、盐和合成宝石的晶体生长方法。

我们平时看到那一个个圆片的晶圆,这名 UP 直接用水果刀,在棒子上像 “ 片 ” 羊肉一样把晶圆切出来。

这样成片的硅晶圆有了,下一步才是展现实力的时候——刻:光刻和刻蚀。

这位 UP,先是涂上一层 “ 光刻胶 ”,然后把自己的硅晶圆搬到一个小暗房,用紫外线等把电路图印在晶圆上,这样 UP 主就完成了土 “ 光刻 ” 这一步。

那正儿八经的光刻是咋样的呢?

当我们有了刚从棒子上 “ 片 ” 好的晶圆,得先做一次无尘化处理,但凡一粒灰尘混进去,都会对硅晶圆的导电性产生影响,那这块晶圆基本就废了。

做好无尘化清洁处理,我们再涂上一层光刻胶,开始印电路图。

为啥用光刻胶呢,因为它对紫外线极其敏感。

我们拿出芯片设计阶段提前设计好的电路图掩膜,用强紫外线光束透过掩膜把电路图印在光刻胶上,第一轮光刻就算结束了

看上去也不是很难?

那你听完我给你讲的这几个细节。

首先是芯片制造环境,因为光刻胶对紫外线这种短波光极其敏感,普通日光灯里的紫外线也会让光刻胶提前曝光,所以晶圆制造的整个实验室内灯光全都是长波长的黄光。

这也是我们平时网上看到的制芯实验室都是 “ 黄不拉几 ” 的原因,有点像是很久以前胶片冲洗的暗房。

说完环境,我们再说光刻最重要的玩意——光。

就一个紫外线光也分类很多,比如 UV( 紫外线:Ultraviolet )光。

目前业界使用最多的 DUV( Deep Ultraviolet )光,它的波长是 193nm,除了光刻, DUV 还被用在矫正近视眼上面。

而现在最牛掰的就数 EUV(Extreme Ultraviolet ),它的波长只有 13.5 nm。

之所以我们能造出来越来越小制成的芯片,从 14nm 到 7nm 再到 5nm 甚至 3nm,都源于不断精进的紫外线波长。

巧妙的是, EUV 其实还是用的 DUV 的光源,只要用 DUV 的光脉冲去连续两次打击液态金属锡,就可以激发出波长更短的 EUV。

并且上述这些操作,可都是纳米级的哈。

除此之外,光刻机里那些反射 EUV 光线的镜子也大有学问。

那个直径 30 厘米的镜子,用 ASML 的话说:

“ 这可能是宇宙中最平滑的人造结构 ” 。

它有多平呢?如果这块镜子有地球那么大,那它不平的地方也就一根头发丝的厚度。

光刻结束以后,下一步就是刻蚀了。

光刻只是把电路图印在上面,而工业级的刻蚀等一系列步骤可以把这些电路图垒起来,并让它导电。

咱先说 UP 主这边,光刻结束以后,他直接掏出一瓶酸开始了他的土 “ 刻蚀 ” 步骤。

但酸刻蚀会刻的相当不均匀,还可能会损坏晶圆体,而且要酸冲蚀好几遍才能弄干净。

但正儿八经的刻蚀应该是啥样的?

这就得说到专业的刻蚀机了。

工业级刻蚀机的用法,是选择等离子体物理轰炸冲击的技术,在硅晶圆上 “ 炸 ” 出电路图。

不明白等离子体物理冲击技术也没事,你可以理解成盖房子打地基的过程。

跟光刻机一样,我也给大家举几个刻蚀机的技术难点。

比如等离子体在冲击轰炸晶圆的时候,会有极少部分的合成物颗粒落在晶圆上。

而这个仅有 20nm 的颗粒,有可能破坏掉晶圆甚至让芯片直接报废。

如果我们以加工 5nm 制程芯片为例,一片 12 寸的晶圆上,直径大于 20nm 的颗粒不能超过两个。

这相当于在全国土地面积排名第四的青海省 72.23 万平方公里上,只能允许 2 粒葡萄大小的颗粒。

除了上述的颗粒控制以外,一台合格的刻蚀机还需要解决均匀性控制、磁场控制等难题。

刻蚀完以后,就是一遍遍的复刻封装了。

UP 主这边刻蚀完以后,经过一系列抛光打磨,直接就拿出来一个成品的硅晶圆,然后再把它切割一下,就直接 “ 装机 ” 使用了。

手搓 CPU 也就宣告结束了。

但正规的芯片工艺可没他这么简单。

工业级的刻蚀完以后,再通过不断重复上述铺光刻胶、光刻和刻蚀等步骤,硅晶圆的上的晶体管就会被一层一层搭建起来,就像是打完地基一步步的在上面盖起房子的过程。

最后,再经过切割、打磨、气相沉积等芯片封装工艺,一块芯片才算是造成了。

看到这,你应该也明白了 UP 主并不是用真的光刻胶,而是普通的彩色道具,也不是真的工业级高强度紫外线,应该就是普通的紫外线灯。

所以说到底,他应该也是奔着做 “ 艺术品 ” 的方向来做这块 CPU 的,能不能实际使用就先不考虑。

        

所以说,你想造出一块长得 “ 像 ” 芯片的玩意也不难,只要你备好掩膜( 电路设计图 )、硅片、替代光刻胶的彩色道具。

左手水果刀,右手电磨机,用它们勉强充当切割和打磨设备,然后准备一个紫外线灯就可以了,但你要想专业一点,你还可以去某鱼淘一个新鲜热乎的光刻机。

如果你不想搞艺术品,非整一个能用的 “ 芯片 ” ,你可以搞一堆的二极管,电线啥的,整一堆门电路,组个 “ 大 ” 芯片也还是可以的。

这时候我们再回看这名 UP 主刚开始提的那个问题。“ 随着高科技技术的不断涌现,我们已经忘却了创造事物的能力 ?”

想必你心里也已经有了答案,那就是创造力并没有消失,而是芯片制造这活真的越来越极限了,咱可玩不转。

比如上面光刻机,ASML 花了 20 年的时间才实现了 EUV 技术上的突破,而且像这样的技术创新只依靠 ASML 一家公司远远搞不定。

一台光刻机里,有来自德国蔡司的镜片,来自丹麦的机械手 ABB,来自美国的光源 Cymer ,涵盖了全球 5000 多家供应商。

中国工程师林本坚也是目前业界应用广泛的 DUV 光刻核心浸润技术的突出贡献者。

所以说,芯片技术上的创新,并不是我们看得见摸得着的技术进步,隔壁英特尔这么多年了,不也才刚突破了 14nm+++ 吗?

而且芯片制造这事,可以说是承载人类未来技术进阶的一栋高楼,它需要全球各行各业的合作努力、添砖加瓦,更需要这些业内科学家在极限边缘不断试探、不断突破。


四川宜宾发生4.7级地震:震源深度13千米

据中国地震台网正式测定,11月17日23时36分在四川宜宾市珙县发生4.7级地震,震源深度13千米,震中位于北纬28.14度,东经104.75度。震中5公里范围内平均海拔约585米。四川宜宾市珙县发生4.

推荐阅读:

扩大手游实力!EA斥资14亿美元收购华纳兄弟旗下手游开发商Playdemic

长沙十大旅游景点排名 长沙一日游必去景点

山寨明星作妖简史:“张韶涵”嫁给“周杰伦”,“盗版范冰冰”带货量吊打正版

南阳创客的5000家旅店,能否协同小米的下沉梦?

蔡向阳旗下9只产物基金司理调换,副总与绩优基金司理共管,中原基金称一切以持有人利益为重

怎么知道怀孕多少天计算(hcg隔天翻倍公式)

上一篇:四川宜宾发生4.7级地震:震源深度13千米 下一篇:深圳也有“飞跃/特斯拉买房就送”,相近年底,开发商的焦虑症越来越重

免责声明:

网站所有内容来源于网络,如有侵权联系我们删除!侵删请致信E-mail:wruannet#gmail.com

本文地址:https://www.wruan.net/62180.html

同类推荐
评论列表
未分类 UP主捡块石头搓出个CPU?恕我直言 人类做不到
差评君最近看到一个有趣的视频,这个视频 UP 主号称可以在 “ 99 秒以内解决全球芯片危机 ”。 只见他捡起路边的石块,经过一番鬼斧神工的操作,就 “ 造 ...
扫描二维码阅读原文
万软网 January, 01
生成社交图 ×