眾所周知,，在每個(gè)智能設(shè)備當(dāng)中，芯片起到了至關(guān)重要的作用,，不論是PC,、智能手機(jī)還是智能可穿戴設(shè)備，CUP作為核心元器件都是必不可少的存在,。但就這么一個(gè)小小的玩意,，中國目前卻無法有效地進(jìn)行量產(chǎn)。
有時(shí)候一個(gè)東西過于細(xì)微,，并不意味著容易制造,，更別說芯片這種需要納米級工藝來進(jìn)行操控的東西，更是人力所不能及的,。在IC芯片中,，最重要的東西是晶體管,，這相當(dāng)于人體大腦中的神經(jīng)系統(tǒng),，晶體管越多,，芯片的運(yùn)算速度也就越快,。因此,，如何在這么一個(gè)狹小的地方放置更多的晶體管,，成為一道難題,。
芯片的基本單位——晶體管
所謂晶體管是一種半導(dǎo)體器件,，放大器或電控開關(guān)常用,。由于其相應(yīng)速度快,，準(zhǔn)確性高，可以用于各種數(shù)字和模擬功能,，包括放大,、開關(guān)、穩(wěn)壓,、信號(hào)調(diào)制和振蕩器,。晶體管可獨(dú)立包裝或在一個(gè)非常小的的區(qū)域，可容納一億或更多的晶體管集成電路的一部分,，這也是為什么CPU中可以集成如此多晶體管的原因,。
早在1929年，當(dāng)時(shí)的工程師利蓮費(fèi)爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的專利,。但是限于當(dāng)年的技術(shù)水平,，還無法將晶體管制造出來。直到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)室中被制造出來,，而在首次試驗(yàn)時(shí),，這個(gè)晶體管能夠把音頻信號(hào)放大100被，而外形則類似火柴棍,。
而到了1950年，第一只“PN結(jié)型晶體管”（PN結(jié)就是P型和N型的結(jié)合處,，P型多空穴,，N型多電子，下面會(huì)講到）才終于問世,，如今的晶體管,，大部分仍然屬于這種PN結(jié)型晶體管。
制造芯片的流程
回到芯片制作中來,，如今一塊好的芯片制作流程又是怎樣的呢,？作為這些智能設(shè)備的大腦，它的誕生又需要經(jīng)歷哪些步驟呢,？
芯片實(shí)際上是一片載有集成電路的元件,，大致可以分為兩類，一類為功能芯片,，如CPU,、通訊基站的處理芯片等；第二類為存儲(chǔ)芯片,，比如電腦中的閃存,。
而要制造一個(gè)芯片，在產(chǎn)業(yè)上主要分為這么幾個(gè)內(nèi)容,。首先便是芯片的設(shè)計(jì),，就如同做一個(gè)工程需要有藍(lán)圖一樣，芯片也是如此,，做出的芯片想要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能,，在設(shè)計(jì)這一步就已經(jīng)確定，這需要專業(yè)人才來進(jìn)行電路的設(shè)計(jì),。
其次是制作,，這一步也是最繁瑣的，后面會(huì)詳細(xì)講到,。而最后是封裝,，也就是把成品的芯片裝好變成一個(gè)可以銷售的產(chǎn)品，也就是我們在市面上所看到的模樣,，這樣的過程就叫做封裝,，我國大多數(shù)芯片產(chǎn)業(yè)中所涉及的便是封裝行業(yè)。
在這三大步驟中，最難的是設(shè)計(jì),，而容易的是封裝,。作為芯片的靈魂，沒有一個(gè)好的設(shè)計(jì),，芯片根本無法成行,，因此設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
現(xiàn)如今我國芯片產(chǎn)業(yè)主要集中在制作與封裝,，尤其是封裝最多,，而在設(shè)計(jì)層面有所涉獵的企業(yè)則是鳳毛麟角。即便有設(shè)計(jì)出來的芯片也主要是集中在中低端層面,，而在高端芯片的設(shè)計(jì)中所占份額基本為零,。
芯片運(yùn)行的原理
制作芯片的主要原材料是硅，通常而言是從砂石之中提煉而出,，把沙子中的二氧化硅融化然后還原,，最后得到硅單質(zhì)。然后再在硅單質(zhì)上進(jìn)行摻雜,，左側(cè)摻入硼元素,，右側(cè)摻入磷元素。
摻雜的主要原因是由于硅單質(zhì)本身不導(dǎo)電,，而硅元素周圍有四個(gè)電子,，相當(dāng)于四個(gè)空穴，硼元素周邊只有三個(gè)電子,，相對硅而言缺少了一個(gè)電子,，因此以空穴導(dǎo)電為主，稱之為P型半導(dǎo)體,。而磷元素周圍有五個(gè)電子,，相比硅多一個(gè)，因此稱為N型半導(dǎo)體,。兩者相結(jié)合,，也就成為上述的PN結(jié)。
PN結(jié)的主要特點(diǎn)在于,，只有在左側(cè)加正極右側(cè)加負(fù)極電流才能通過,，如果把電流方向掉轉(zhuǎn)，那么電流是不流通的,，這也就是二極管,。這樣做我們便可以通過這些只能進(jìn)行單向電流流通的二極管做出許多操作，比如與或非門等等,，這些知識(shí)如今在高中課程中也有講到,，這里就不再贅述,。
怎么做一塊芯片？
回到芯片的具體制作,，在把硅單質(zhì)制作出來后進(jìn)行切片,，切成一個(gè)個(gè)的圓盤。然后在這些圓盤之上涂抹光刻膠,，再用紫外線通過透鏡對這些涂抹光刻膠的硅片進(jìn)行光刻,，按照設(shè)計(jì)中的圖紙對某些特定位置的光刻膠照射后，這些光刻膠也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化,。
光刻之后便是腐蝕,，由于設(shè)計(jì)的不同，腐蝕的區(qū)域也不同,，通產(chǎn)而言經(jīng)過光刻之后的區(qū)域會(huì)被腐蝕，而沒有經(jīng)過光刻的區(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)際需求來制作。
以光刻區(qū)域被腐蝕為例,，腐蝕的地方為形成凹槽,，再在這些凹槽中進(jìn)行摻雜，也就是上面講到的硼元素或者磷元素等,。最后通過洗刷,，把光刻膠洗掉，只留下了摻雜之后的硅片,，這時(shí)候就可以制作半導(dǎo)體PN結(jié)了,。
而這樣的步驟可能不止一次，若是需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能,，則還需要重復(fù)上膠,、摻雜、腐蝕,、清洗等步驟,，然后再在其上沉積金屬，進(jìn)行電路的聯(lián)接,。最后,，一片完整的晶圓就此產(chǎn)生。把晶圓切割后,，封裝就成為芯片,。這便是一個(gè)完整的芯片制作流程。
芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域稀缺的原因
從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上來看,，我國的芯片行業(yè)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域尤其稀缺,，最主要的原因有三點(diǎn)。第一是教育環(huán)境問題，由于國外技術(shù)封鎖,，加上國內(nèi)的芯片領(lǐng)域人才稀缺,，因此對于教育方面一直欠缺，無法接觸世界上最先進(jìn)的芯片設(shè)計(jì)思維,，自然無法培養(yǎng)出一個(gè)好的人才,。
第二是對于技術(shù)人才不夠重視，或者說整個(gè)行業(yè)對于技術(shù)人才都過于冷漠,，導(dǎo)致許多技術(shù)向的人才從硬件改行從事軟件開發(fā)或者銷售,，這樣也導(dǎo)致了我國的芯片人才缺口一直無法填補(bǔ)。
第三是整個(gè)市場全都充斥著國外的高端芯片,，因此國產(chǎn)芯片在很多情況下無法得到市場有效的反饋,，這導(dǎo)致其更新?lián)Q代的速度非常緩慢，自然也就拖累了國產(chǎn)芯片發(fā)展的腳步,。
當(dāng)然,，對于這樣的現(xiàn)狀，如今國家已經(jīng)有許多對策進(jìn)行解決,。針對第一個(gè)問題,，中國已經(jīng)有
“國家千人計(jì)劃”，將國外的高科技人才引渡回國,，帶領(lǐng)國內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展,。
對于第二個(gè)問題，還是要改變國內(nèi)企業(yè)家的觀念,，當(dāng)技術(shù)人員的待遇什么時(shí)候能夠成為公司中靠前的位置,，這些技術(shù)人才自然也會(huì)回流。
關(guān)于最后一個(gè)問題,，由于美國對于中興的制裁,，雖然如今已經(jīng)有所緩和，但這件事的影響已經(jīng)讓國內(nèi)所有科技公司感到了威脅,，對于國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)則迎來了新的商機(jī),，至少能夠給國產(chǎn)芯片一個(gè)試水的地方，讓其進(jìn)行更新迭代,。
小結(jié)
我國芯片產(chǎn)業(yè)一路走來跌跌撞撞,，在“漢芯”事件后更是經(jīng)受了沉重的打擊，如今一切都處于百廢待興的狀態(tài),，加上美國創(chuàng)造的大好時(shí)機(jī),，正是我國芯片產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)遇，相信我國的芯片行業(yè)能夠重回輝煌,。
與企業(yè)不同,，國家若想要實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興,，必然要在每個(gè)行業(yè)中都掌握自己的核心技術(shù)，可以不用第一,，但是不能沒有,，而這個(gè)芯片領(lǐng)域的興起，加上國家的助推,，相信會(huì)對未來半導(dǎo)體行業(yè)造成更加深遠(yuǎn)的影響,。