很多國(guó)內(nèi)企業(yè)都在積極研制芯片,，如早期的華為,、中興微，現(xiàn)在的百度,、寒武紀(jì)等,。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001-2016年間,，我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模由1260億元增加至約12000億元,，占全球市場(chǎng)份額的將近60%，產(chǎn)業(yè)銷售額擴(kuò)大超過23倍,，由188億元擴(kuò)大至4336億元,。

芯片技術(shù)到底包含哪些？制造芯片有多難,？本文幫你一一講述,。

什么是芯片？

芯片,，又稱微電路（microcircuit）,、微芯片（microchip）、集成電路（英語：integrated circuit, IC）,。是指內(nèi)含集成電路的硅片,，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分,。

芯片一般是指集成電路的載體,，也是集成電路經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造,、封裝,、測(cè)試后的結(jié)果，通常是一個(gè)可以立即使用的獨(dú)立的整體,?！靶酒焙汀凹呻娐贰边@兩個(gè)詞經(jīng)常混著使用，比如在大家平常討論話題中,，集成電路設(shè)計(jì)和芯片設(shè)計(jì)說的是一個(gè)意思,，芯片行業(yè),、集成電路行業(yè),、IC行業(yè)往往也是一個(gè)意思。實(shí)際上,，這兩個(gè)詞有聯(lián)系,，也有區(qū)別。

集成電路實(shí)體往往要以芯片的形式存在,，因?yàn)楠M義的集成電路,，是強(qiáng)調(diào)電路本身，比如簡(jiǎn)單到只有五個(gè)元件連接在一起形成的相移振蕩器,，當(dāng)它還在圖紙上呈現(xiàn)的時(shí)候,，我們也可以叫它集成電路，當(dāng)我們要拿這個(gè)小集成電路來應(yīng)用的時(shí)候,，那它必須以獨(dú)立的一塊實(shí)物,，或者嵌入到更大的集成電路中，依托芯片來發(fā)揮他的作用,；集成電路更著重電路的設(shè)計(jì)和布局布線,，芯片更強(qiáng)調(diào)電路的集成、生產(chǎn)和封裝,。而廣義的集成電路,，當(dāng)涉及到行業(yè)（區(qū)別于其他行業(yè)）時(shí)，也可以包含芯片相關(guān)的各種含義,。

芯片與集成電路的聯(lián)系與區(qū)別

芯片也有它獨(dú)特的地方,，廣義上，只要是使用微細(xì)加工手段制造出來的半導(dǎo)體片子,，都可以叫做芯片,，里面并不一定有電路。比如半導(dǎo)體光源芯片,；比如機(jī)械芯片,，如MEMS陀螺儀；或者生物芯片如DNA芯片,。在通訊與信息技術(shù)中,，當(dāng)把范圍局限到硅集成電路時(shí)，芯片和集成電路的交集就是在“硅晶片上的電路”上,。芯片組,，則是一系列相互關(guān)聯(lián)的芯片組合，它們相互依賴，組合在一起能發(fā)揮更大的作用,，比如計(jì)算機(jī)里面的處理器和南北橋芯片組,，手機(jī)里面的射頻、基帶和電源管理芯片組,。

現(xiàn)在,，市面上的芯片大多數(shù)指的是內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小,，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分,。而芯片組，是一系列相互關(guān)聯(lián)的芯片組合,。它們相互依賴,，組合在一起能發(fā)揮更多作用，比如,，計(jì)算機(jī)里的中央處理器（CPU）及手機(jī)中的射頻,、基帶和通信基站里的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）等，就是由多個(gè)芯片組合在一起的更大的集成電路,。

由于芯片是精密度要求非常高儀器,，度量單位是以納米來計(jì)算的，對(duì)制作工藝要求非常嚴(yán)格,。雖然我國(guó)在近幾年在科技領(lǐng)域還是取得不菲的成績(jī),，但是在一些核心的、關(guān)鍵領(lǐng)域一直都還處于比較弱勢(shì)的階段,。比如中國(guó)在存儲(chǔ)器,、CPU、FPG及高端的模擬芯片,、功率芯片等領(lǐng)域,，幾乎是沒有的。如果中國(guó)發(fā)力研發(fā),，在某些小的門類中可能會(huì)有所突破,。”

制造一顆芯片到底有多難,？

制作一顆芯片的生產(chǎn)線是非常復(fù)雜的,，大約會(huì)涉及到五十個(gè)行業(yè)、2000-5000個(gè)工序,。就拿代工廠來說,，需要先將“砂子”提純成硅，再切成晶元,，然后加工晶元,。晶元加工廠包含前后兩道工藝,，前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜,、刻蝕,、清洗、注入,；后道工藝主要是封裝——互聯(lián),、打線、密封,。其中,，光刻是制造和設(shè)計(jì)的紐帶。

其中許多工藝都在獨(dú)立的工廠進(jìn)行,，而使用的設(shè)備也需要專門的設(shè)備廠制造；使用的材料包括幾百種特種氣體,、液體,、靶材，都需要專門的化工工業(yè),。另外,，集成電路的生產(chǎn)都是在超凈間進(jìn)行的，因此還需要排風(fēng)和空氣凈化等系統(tǒng),。

芯片研制的流程

芯片制作完整過程包括芯片設(shè)計(jì),、晶片制作、封裝制作,、測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié),，其中晶片制作過程尤為的復(fù)雜。首先是芯片設(shè)計(jì),，根據(jù)設(shè)計(jì)的需求,，生成的“圖樣”。然后還得經(jīng)過以下工藝方可將芯片制造出來,。

1,、 芯片的原料晶圓

晶圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的,，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%）,，接著是將這些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料,，將其切片就是芯片制作具體所需要的晶圓,。晶圓越薄，生產(chǎn)的成本越低,，但對(duì)工藝就要求的越高,。

2,、晶圓涂膜

晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種,。

3,、晶圓光刻顯影、蝕刻

該過程使用了對(duì)紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì),，即遇紫外光則變軟,。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑,，使得其遇紫外光就會(huì)溶解,。這時(shí)可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解,，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走,。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的,。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層,。

4、摻加雜質(zhì)

將晶圓中植入離子,，生成相應(yīng)的P,、N類半導(dǎo)體。

具體工藝是是從硅片上暴露的區(qū)域開始,，放入化學(xué)離子混合液中,。這一工藝將改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式，使每個(gè)晶體管可以通,、斷,、或攜帶數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單的芯片可以只用一層,，但復(fù)雜的芯片通常有很多層,，這時(shí)候?qū)⑦@一流程不斷的重復(fù)，不同層可通過開啟窗口聯(lián)接起來,。這一點(diǎn)類似多層PCB板的制作原理,。 更為復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層，這時(shí)候通過重復(fù)光刻以及上面流程來實(shí)現(xiàn),，形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu),。

5、晶圓測(cè)試

經(jīng)過上面的幾道工藝之后,，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒,。通過針測(cè)的方式對(duì)每個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。一般每個(gè)芯片的擁有的晶粒數(shù)量是龐大的,，組織一次針測(cè)試模式是非常復(fù)雜的過程,，這要求了在生產(chǎn)的時(shí)候盡量是同等芯片規(guī)格構(gòu)造的型號(hào)的大批量的生產(chǎn),。數(shù)量越大相對(duì)成本就會(huì)越低，這也是為什么主流芯片器件造價(jià)低的一個(gè)因素,。

6,、封裝

將制造完成晶圓固定，綁定引腳,，按照需求去制作成各種不同的封裝形式,，這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP,、QFP,、PLCC、QFN等等,。這里主要是由用戶的應(yīng)用習(xí)慣,、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形式等外圍因素來決定的,。

7,、測(cè)試、包裝

經(jīng)過上述工藝流程以后,，芯片制作就已經(jīng)全部完成了，這一步驟是將芯片進(jìn)行測(cè)試,、剔除不良品,，以及包裝。

綜述：盡管我國(guó)的芯片技術(shù)與歐美等頂尖技術(shù)還有差距,，這個(gè)必須清醒認(rèn)識(shí)到,，目前而言，我國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,，與國(guó)家的重視密不可分,。但是由于芯片是屬于產(chǎn)業(yè)鏈上端的，缺頂層人才和技術(shù)積累,，這個(gè)方面還需要繼續(xù)努力,，尤其是頂尖芯片研發(fā)人員，培養(yǎng)的同時(shí)不斷完善薪資體制,，讓更多優(yōu)秀人才在中國(guó)實(shí)現(xiàn)“芯片夢(mèng)”,。