如今的7nm EUV芯片，晶體管多達(dá)100億個(gè),，它們是怎么樣安上去的呢,？

　　晶體管并非是安裝上去的,，芯片制造其實(shí)分為沙子-晶圓,，晶圓-芯片這樣的過程，而在芯片制造之前,，IC設(shè)計(jì)要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)好芯片,，然后交給晶圓代工廠。

　　芯片設(shè)計(jì)分為前端設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì),，前端設(shè)計(jì)（也稱邏輯設(shè)計(jì)）和后端設(shè)計(jì)（也稱物理設(shè)計(jì)）并沒有統(tǒng)一嚴(yán)格的界限,，涉及到與工藝有關(guān)的設(shè)計(jì)就是后端設(shè)計(jì)。芯片設(shè)計(jì)要用專業(yè)的 EDA工具,。

　　如果我們將設(shè)計(jì)的門電路放大,，白色的點(diǎn)就是襯底，還有一些綠色的邊框就是摻雜層,。

　　當(dāng)芯片設(shè)計(jì)好了之后,，就要制造出來，晶體管就是在晶圓上直接雕出來的,，晶圓越大,，芯片制程越小，就能切割出更多的芯片,，效率就會(huì)更高,。

　　舉個(gè)例子，就好像切西瓜一樣,，西瓜更大的,，但是原來是切成3厘米的小塊，現(xiàn)在換成了2厘米,，是不是塊數(shù)就更多,。所以現(xiàn)在的晶圓從2寸、4寸,、6寸,、8寸到現(xiàn)在16寸大小。

　　制程這個(gè)概念,，其實(shí)就是柵極的大小,，也可以成為柵長(zhǎng)，它的距離越短,，就可以放下更多的晶體管,，這樣就不會(huì)讓芯片不會(huì)因技術(shù)提升而變得更大,，使用更先進(jìn)的制造工藝，芯片的面積和功耗就越小,。但是我們?nèi)绻麑艠O變更小,，源極和漏極之間流過的電流就會(huì)越快，工藝難度會(huì)更大,。

　　芯片制造共分為七大生產(chǎn)區(qū)域,，分別是擴(kuò)散、光刻,、刻蝕,、離子注入、薄膜生長(zhǎng),、拋光,、金屬化。

　　其中雕出晶圓的最重要的兩個(gè)步驟就是光刻和蝕刻,，光刻技術(shù)是一種精密的微細(xì)加工技術(shù),。

　　常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長(zhǎng)為2000～4500的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗光刻技術(shù)蝕劑為中間（圖像記錄）媒介實(shí)現(xiàn)圖形的變換,、轉(zhuǎn)移和處理,，最終把圖像信息傳遞到晶片（主要指硅片）或介質(zhì)層上的一種工藝。

　　光刻技術(shù)就是把芯片制作所需要的線路與功能區(qū)做出來,。簡(jiǎn)單來說芯片設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的線路與功能區(qū)“印進(jìn)”晶圓之中,，類似照相機(jī)照相。

　　照相機(jī)拍攝的照片是印在底片上,，而光刻刻的不是照片,，而是電路圖和其他電子元件。

　　而蝕刻技術(shù)就是利用化學(xué)或物理方法,，將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質(zhì)層除去,，從而在晶片表面或介質(zhì)層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。

　　集成電路各功能層是立體重疊的,，因而光刻工藝總是多次反復(fù)進(jìn)行,。例如，大規(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞,。

　　在半導(dǎo)體制造中有兩種基本的刻蝕工藝：干法刻蝕和濕法腐蝕,。目前主流所用的還是干法刻蝕工藝，利用干法刻蝕工藝的就叫等離子體蝕刻機(jī),。

　　在集成電路制造過程中需要多種類型的干法刻蝕工藝,，應(yīng)用涉及硅片上各種材料。被刻蝕材料主要包括介質(zhì),、硅和金屬等,，通過與光刻,、沉積等工藝多次配合可以形成完整的底層電路、柵極,、絕緣層以及金屬通路等,。

　　在涂滿光刻膠的晶圓（或者叫硅片）上蓋上事先做好的光刻板，然后用紫外線隔著光刻板對(duì)晶圓進(jìn)行一定時(shí)間的照射,。原理就是利用紫外線使部分光刻膠變質(zhì),，易于腐蝕。

　　溶解光刻膠：光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉,，清除后留下的圖案和掩模上的一致,。

　　“刻蝕”是光刻后,，用腐蝕液將變質(zhì)的那部分光刻膠腐蝕掉（正膠）,，晶圓表面就顯出半導(dǎo)體器件及其連接的圖形。然后用另一種腐蝕液對(duì)晶圓腐蝕,，形成半導(dǎo)體器件及其電路,。

　　清除光刻膠：蝕刻完成后，光刻膠的使命宣告完成,，全部清除后就可以看到設(shè)計(jì)好的電路圖案,。

　　這里說一下，什么是光刻膠,。我們要知道電路設(shè)計(jì)圖首先通過激光寫在光掩模版上,，然后光源通過掩模版照射到附有光刻膠的硅片表面，引起曝光區(qū)域的光刻膠發(fā)生化學(xué)效應(yīng),，再通過顯影技術(shù)溶解去除曝光區(qū)域或未曝光區(qū)域,，使掩模版上的電路圖轉(zhuǎn)移到光刻膠上，最后利用刻蝕技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)移到硅片上,。

　　而光刻根據(jù)所采用正膠與負(fù)膠之分,，劃分為正性光刻和負(fù)性光刻兩種基本工藝。在正性光刻中,，正膠的曝光部分結(jié)構(gòu)被破壞,，被溶劑洗掉，使得光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相同,。

　　相反地,，在負(fù)性光刻中，負(fù)膠的曝光部分會(huì)因硬化變得不可溶解,，掩模部分則會(huì)被溶劑洗掉,，使得光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相反。

　　可以說,，在晶圓制造中,，直徑30厘米的圓形硅晶薄片穿梭在各種極端精密的加工設(shè)備之間,，由它們?cè)诠杵砻嬷谱鞒鲋挥邪l(fā)絲直徑千分之一的溝槽或電路。

　　熱處理,、光刻,、刻蝕、清洗,、沉積……每塊晶圓要晝夜無休地被連續(xù)加工兩個(gè)月,，經(jīng)過成百上千道工序，最終集成了海量的微小電子器件,，經(jīng)切割,、封裝，成為信息社會(huì)的基石——芯片,。

　　這是一個(gè)Top-down View的SEM照片,，可以非常清晰的看見CPU內(nèi)部的層狀結(jié)構(gòu)，越往下線寬越窄,，越靠近器件層,。

　　這是CPU的截面視圖，可以清晰地看到層狀的CPU 結(jié)構(gòu),，由上到下有大約10層,，其中最下層為器件層，即是MOSFET晶體管,。