只要是電子產(chǎn)品,就離不開芯片。芯片通常分為兩種:一種是功能芯片,比如我們常說的中央處理器(CPU),就是帶有計(jì)算功能的芯片;另一種就是存儲(chǔ)芯片,比如電腦里的閃存(Flash),是一種能儲(chǔ)存信息的芯片。
芯片的誕生分三個(gè)步驟,分別是設(shè)計(jì)、制作和封裝,難度依次減弱?,F(xiàn)在全球芯片設(shè)計(jì)基本集中在美國,制作集中在中國臺(tái)灣地區(qū)和韓國,中國大陸大部分承擔(dān)的是封裝工作,也就是把芯片裝到板上拿出去賣。可以說,在芯片的電路設(shè)計(jì)這個(gè)領(lǐng)域,中國的競爭力遠(yuǎn)不如美國和韓國。
設(shè)計(jì)難,制作也不簡單。我們來看具體過程。首先,需要提取純硅,就是把二氧化硅(其實(shí)就是沙子)還原成硅單質(zhì),把硅打成硅錠切片,就得到了硅片——這相當(dāng)于芯片的地基。這個(gè)步驟簡單,我們的技術(shù)做得很不錯(cuò)。
有了硅片后,就要在上面涂上一層膠,名為“光刻膠”。這是一種感光膠狀物,當(dāng)用紫外線加透鏡去照射某一個(gè)部位,膠面會(huì)發(fā)生變化,之后利用化學(xué)原理進(jìn)行腐蝕,光照過的部分就會(huì)被腐蝕掉,留下凹槽。此時(shí),往凹槽里添加硼、磷等介質(zhì),就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)半導(dǎo)體或者電容。以此類推,我們再涂一層膠,再照,再腐蝕,再摻入……不斷重復(fù),像搭房子一樣搭出一個(gè)復(fù)雜的集成電路,也就是芯片的核心部分。
然而,以上說的只是光刻技術(shù)的基本原理,實(shí)際操作起來要復(fù)雜得多,還會(huì)涉及波長等問題。光刻最主要的器械就是光刻機(jī),這項(xiàng)技術(shù)長期被荷蘭、日本、德國壟斷,一臺(tái)機(jī)器要花七八億元人民幣,而且他們只優(yōu)先提供給中國臺(tái)灣、韓國等地的大客戶。中國大陸也有自己的光刻機(jī),但是和世界先進(jìn)水平比,差距還很大。
中國要真正做出自己的芯片,頂層設(shè)計(jì)和光刻技術(shù)是兩大難題。