孔垂燊自平凡到不凡——手机处理器下篇-ZEALER订阅号

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孔垂燊
关于手机处理器，首先要知道，芯片设计商像苹果、高通、联发科等，他们都不会自己生产芯片，只是负责设计，生产皆是由芯片代工厂进行代工，芯片代工厂从晶圆厂采购晶圆，根据设计好的集成电路图样制造芯片，这时的芯片还不能直接使用，得再交由芯片封装厂进行封装，然后才成为我们常见的一颗处理器。

比较出名的晶圆厂有三星、镁光、SK海力士，中芯国际等，代工厂一哥就是经常听到的台积电了，三星也可以代工生产芯片，记得当初 iPhone 6s 的“芯片门”就闹得沸沸扬扬。封装厂可能大家不是很熟悉，其中台湾的日月光集团算是比较出名的。
那么在上篇中只聊了沙子到晶圆片的奇妙之旅，接着再来简单说说晶圆片是怎么一步一步变成手机处理器芯片的。
晶圆在芯片代工厂里一般得经历以下几个步骤才可以成为一颗芯片。
1、 衬底加工及清洗
2、热氧化
3、图形转移
4、掺杂：扩散、离子注入
5、刻蚀
6、薄膜工艺：外延、溅射、蒸发
7、金属化及多层布线
8、打磨测试
9、封装
这一连串的制作工艺复杂而且繁琐，有些步骤（如光刻）还得重复几遍，其目的就是在晶圆片上制造上亿个晶体管，形成数量庞大的门电路。从半导体历史发展的历程来看，晶体管的数量与芯片性能是成正比的，著名的“摩尔定律”大家都有印象吧：集成电路的集成度每三年增加四倍，特征尺寸每三年缩小 1.41421356 。英特尔的第一个微处理器 4004 仅有 2000 多个晶体管，现在的处理器没有个几亿晶体管都不好意思说出来了。
我们常用晶体管来泛指半导体单一器件，比如说二极管、三极管、场效应管都泛称晶体管。场效应管有很高的输入电阻、良好的热稳定性、抗辐射能力强和制造工艺简单的特点，它在集成电路中应用范围是比较广泛的。
由于上述的每一个步骤都可以开一门大学专业课程，涉及的东西实在太多，就不一一细说了，估计大家也看不下。下面就用图形化的方式来简单表达晶圆片里面一个小小的场效应管是怎么做出来的。

硅片衬底上通过上述工艺制造出无数个晶体管，然后反复使用沉积、光刻、刻蚀等步骤进行多金属层互连，就像这个剖面图。

最后再针对每块芯片进行测试，测试完毕后就切割成小块的芯片，交由封装厂进行封装，就成为了一颗可用的处理器。

纵观整一个过程，从石英砂变成处理器着实不易，抛开前期的芯片设计不谈，单单其中关键的晶圆制造技术、光刻技术、封装技术都需要大量的技术投入，不是随意一家公司就能搭起整个工艺流程的，国产龙芯发展了这么多年，依然跟不上英特尔等巨头的脚步，和这些技术的掌握程度有密切关系。
科技是一直向前发展的，我们也期待在不久的将来，能够使用上更多更强劲的国产芯片。