从硅到芯片

从硅到芯片

将硅粉研磨成细末，将细末在1400℃的熔炉中熔化并制成圆柱形锭，然后将它们切成薄片，***终得到的产品称为晶圆，晶圆切割的过程就像切碎黄瓜一样。***终，几十个矩形电路被刻印在工厂流水线中的每个晶圆上，例如纽约州Global Foundries运营的晶圆厂。从晶圆厂，芯片开始进入地球之旅。

▲芯片制造过程

“我们拥有所有公司想要制造的任何[电子]设备的印刷机，” Global Foundries（格罗方德半导体）的洁净室工程师Chris Belfi说。

芯片体型很小，即便是灰尘或毛发等细微物质都会***其复杂的电路。

为了避免污染微电子产品，广阔的晶圆工厂车间必须是无菌的。六个足球场大小的芯片生产区域比***室还要清洁数千倍，昏暗的黄光照明能防止紫外线辐射***生产过程中使用的某些化学***。实验室工作人员和工厂技术人员从头到脚穿上了白色防护服，戴着口罩和护目镜，就在这看起来有些令人毛骨悚然的照明色调中开展工作。

▲芯片生产环境

在洁净室内，大多数操作都是由真空密封的机器人自动执行，它们之间的零件在吊装的单轨上活动。根据设计的不同，每个芯片可能需要1,000至2,000个步骤才能生产出来。

每个进入工厂车间的空白晶圆成本要几百美元。当它们离开晶圆厂时，身上已经印有数十亿个晶体管，身价已经涨了一百多倍。Global Foundries制造的大多数芯片***终都用于手机或称为GPU的***硬件中，这些硬件为视频游戏，AI和加密***挖掘提供动力。

健身***器、智能冰箱和智能扬声器等互联设备（统称为物联网）是另一个不断增长的终端设备系列。贝尔菲说：“人们总是希望和更多的东西联系在一起。”

▲经过层层改造，硅进入电子设备中

硅旅程的下一个阶段通常是运送到在其它***的电子制造商手中。Global Foundries***工程总监Isabelle Ferain说：“我为成为半导体行业的一员感到自豪，该行业为加强世界各地人们之间的联系做出了贡献。” “当我观察每天使用的电子设备时，都能从中看到我们正在研究的技术。”

半导体是仅次于飞机，汽车和石油的第四大出口商品。半导体行业的大部分收入都用于开发新产品。

研究领域中投入***高的行业有两个，一个是制药业，另一个就是半导体。Ferain说：“我们正身处改变着改变世界的行业。”

这样说来，芯片制造商密切保护自己的技术秘密也就不足为奇了。“知识产权是半导体行业的命脉，”半导体行业协会的约翰·诺弗说。

但是很多***正在努力发展半导体技术。中国是世界上***大的半导体消费国，但使用的芯片中只有一小部分是自制的。

2017年，中国进口了价值2600亿美元的芯片，这是该国***大的单一进口商品。中国半导体未来的目标是更加自给自足，到2020年能生产40％的自研半导体器件，到2025年这一指数能达到70%。因此，越来越多的中国公司正在生产自己设计的芯片。

芯片开封实验室介绍，能够依据国际、国内和行业标准实施检测工作，开展从底层芯片到实际产品，从物理到逻辑***的检测工作，提供芯片预处理、侧信道攻击、光攻击、***式攻击、环境、电压毛刺攻击、电磁注入、***线注入、物理安全、逻辑安全、功能、兼容性和多点激光注入等安全检测服务，同时可开展模拟重现智能产品失效的现象，找出失效原因的失效分析检测服务，主要包括点针工作站（Probe Station）、反应离子刻蚀（RIE）、微漏电侦测系统（EMMI）、X-Ray检测，缺陷切割观察系统（FIB系统）等失效分析实验室