梁海濤

芯片是怎么被造出來的？為什么我們造芯片難度那么大？要回答這些問題，就得從芯片的工作原理說起。

眾所周知，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；另一種就是存儲芯片，比如電腦里的閃存（Flash），是一種能儲存信息的芯片。

這兩種芯片，本質(zhì)上都是載有集成電路的硅片。怎么理解呢？就是我們在一片硅片上，按照設(shè)計(jì)刻出一些凹槽，在凹槽里填充一些介質(zhì)，從而使硅面上形成許多晶體管、電阻、電容和電感，讓這片硅成了復(fù)雜的電路，得以實(shí)現(xiàn)一些特定的功能。所以，我們才會看到芯片放大圖上有那么多彎曲、平行的凸起和紋路。

聽起來不難，做起來可要命。芯片的誕生分三個步驟，分別是設(shè)計(jì)、制作和封裝，難度依次減弱。現(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?？梢哉f，在芯片的電路設(shè)計(jì)這個領(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。這個步驟簡單，我們的技術(shù)做得很不錯。

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部位，膠面會發(fā)生變化，之后利用化學(xué)原理進(jìn)行腐蝕，光照過的部分就會被腐蝕掉，留下凹槽。此時，往凹槽里添加硼、磷等介質(zhì)，就會出現(xiàn)一個半導(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。

現(xiàn)在看來，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。但我們也有理由相信，以中國的科研實(shí)力和技術(shù)積累，突破這兩個難關(guān)只是時間問題。