芯片制造到底有多难？真正的芯片制造过程十分复杂.doc

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1、芯片制造到底有多难？真正的芯片制造过程十分复杂　　今年4月中兴事件引发了全民对国产芯片的关注。据数据统计，2017年国内集成电路进口额仍高达2601.4美元，进出口逆差更是达到了1932亿美元。显然，中国目前对于国外芯片的依赖程度依然很高。　　芯片制造到底有多难？　　芯片生产是一个点砂成金的过程，从砂子到晶圆再到芯片，价值密度直线飙升。真正的芯片制造过程十分复杂，下面我们为大家简单介绍一下。　　晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。单单从晶圆到芯片，其价值就能翻12倍，2000块钱一片的晶圆原料经过加工后，出来的成

2、品价值约2.5万元，可以买一台高性能的计算机了。　　芯片制造到底有多难？真正的芯片制造过程十分复杂　　今年4月中兴事件引发了全民对国产芯片的关注。据数据统计，2017年国内集成电路进口额仍高达2601.4美元，进出口逆差更是达到了1932亿美元。显然，中国目前对于国外芯片的依赖程度依然很高。　　芯片制造到底有多难？　　芯片生产是一个点砂成金的过程，从砂子到晶圆再到芯片，价值密度直线飙升。真正的芯片制造过程十分复杂，下面我们为大家简单介绍一下。　　晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。单单从晶圆到芯片，其价值就能翻1

3、2倍，2000块钱一片的晶圆原料经过加工后，出来的成品价值约2.5万元，可以买一台高性能的计算机了。　　　　从熔融态Si中拉出晶圆并切片　　获得晶圆后，将感光材料均匀涂抹在晶圆上，利用光刻机将复杂的电路结构转印到感光材料上，被曝光的部分会溶解并被水冲掉，从而在晶圆表面暴露出复杂的电路结构，再使用刻蚀机将暴露出来的硅片的部分刻蚀掉。　　　　晶圆片抛光后利用光刻机将设计好的电路转印到晶圆上　　　　在晶圆上刻蚀出来复杂的结构　　接着，经过离子注入等数百道复杂的工艺，这些复杂的结构便拥有了特定的半导体特性，并能在几平方厘米的范围内制造出数亿个有特定功能的晶

4、体管。　　　　镀铜后再切削掉表面多余的铜　　再覆盖上铜作为导线，就能将数以亿计的晶体管连接起来。　　　　经过测试、晶片切割和封装，就得到了我们见到的芯片　　一块晶圆经过数个月的加工，在指甲盖大小的空间中集成了数公里长的导线和数以亿计的晶体管器件，经过测试，品质合格的晶片会被切割下来，剩下的部分会报废掉。千挑万选后，一块真正的芯片就这么诞生了。　　　　切割出合格晶片后报废的晶圆　　光刻机——芯片制造的卡脖子环节　　制约集成电路技术发展的有四大要素：功耗、工艺、成本和设计复杂度，其中光刻机就是一个重中之重，核心技术中的核心。　　一些装备由于其巨大的制造

5、难度被冠以“工业皇冠上的明珠”的称号，最主流的说法是两大装备：航空发动机和光刻机，最先进的航空发动机目前的报价在千万美元量级，但是最先进的光刻机目前的报价已经过亿美金。　　芯片的集成程度取决于光刻机的精度，光刻机需要达到几十纳米甚至更高的图像分辨率，光刻机的两套核心系统——光学系统和对准系统的精度越高，可以在硅片上刻的沟槽越细小，芯片的集成度越高、计算能力越强。　　目前，世界上80%的光刻机市场被荷兰ASML公司占据，而能够进行7nm甚至5nm生产的EUV光刻机目前全球也只有ASML一家能够供应。再加上ASML的EUV光刻机成本高昂（ASML最高端

6、的EUV光刻机NXE3400B一台售价约1.2亿美元），而且产能非常有限，可谓是一机难求。　　前面有提到2012年前后英特尔、台积电、三星都对ASML进行了资助，并入股成为了其股东。ASML一共得到了13.8亿欧元(17.22亿美元)的研发资金，正好达到了最初的预期值，而通过出让23％的股权换来了38.79亿欧元(48.39亿美元)，合计达到52.59亿欧元(65.61亿美元)。而英特尔、台积电、三星之所以选择资助和入股ASML其中一个原因就是为了推动其EUV光刻机的研发，并且控制供应。　　另外需要注意的是，由于《瓦森纳协定》的存在，中国大陆引进国

7、际先进的半导体设备是会受到限制的。　　《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制，目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证，并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。而中国大陆就在“被禁运”国家之列。　　当“瓦森纳安排”某一国家拟向中国出口某项高技术时，美国甚至直接出面干涉，如捷克拟向中国出口“无源雷达设备”时，美便向捷克施加压力，迫使捷克停止这项交易。　　事实上，对于中国半导体领域的禁运一直存在，英特尔、三星、台积电2015年就能买到荷兰

8、ASML的10nm光刻机，而中国大陆的中芯国际2015年只能买到ASML2010年生产的32nm光刻机，5年时间对半导体来