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芯片是如何造出来的?

2020-10-20

文萃报·周五版 2020年39期
关键词:集成电路制造商芯片

今天,我们生活在被芯片包围的世界里,几乎所有电器和电子设备上都有芯片,就连诸如身份证、护照、银行卡、乘车卡、购物卡之类的凭证也离不开芯片。可你知道芯片是怎么造出来的吗?

美国电子工程师杰克·基尔比1958年发明集成电路(芯片)后,在芯片生产初期都是“一条龙”,即设计、制造、封装都由一家公司完成。美国英特尔公司目前仍采取这种传统的芯片生产模式。

从20世纪80年代开始,芯片生产细化分工。设计公司不制造芯片,而是把设计好的集成电路交给芯片制造商代工;有的芯片制造商也不负责封装芯片,而是把加工好的晶圆交给芯片封装公司封装,完成芯片生产的最后一道工序。

英国ARM是世界上最大的芯片设计公司,也是微处理器的标准制定者。ARM设计的芯片在全球手机和平板电脑芯片市场中占95%的份额。

ARM并不是把自己设计的集成电路交给芯片制造商,而是把它卖给其他设计公司,其他设计公司对其进行有限的修改,然后选择一家芯片制造商代工。尽管一些芯片上印着各种商标,但这些芯片其实都是ARM设计的,专利权益归属ARM。

芯片上有数以千亿计的电子元件,必须使用电子设计自动化软件EDA。EDA在芯片制造过程中起着决定性作用,芯片的功能和集成度,完全取决于EDA的设计能力。EDA基本上都来自美国的凯登、新思科技和明导3家公司。

中国台湾的台积电是世界上最大的芯片制造商,市场占有率超过55%。美国的英特尔、格罗方德,韓国的三星,中国台湾的联电也是世界上顶级的芯片制造公司,这些公司拥有众多芯片制造技术专利。

不少人误认为芯片是“刻”出来的。其实,芯片不是“刻”出来的,而是“照”出来的,这和用底片印照片一样。传统照相,把曝光冲洗后的底片在暗室里用放大机投影到相纸上,通过显影、定影就印出照片来了。光刻就是让光线透过掩模版,投影到晶圆上,被曝光的晶圆经过在化学药液里一系列化学反应,形成集成电路图形。

目前,世界上只有4个国家的7家公司可以制造光刻机,即荷兰的阿斯麦尔,美国的英特尔、超科技半导体、鲁道夫,日本的尼康、佳能,德国的速思微科。

以上讲的只是概念上的流程,实际生产要复杂得多。在指甲盖大小的芯片上加工出数千亿甚至上万亿个电子元件,还要把它们用导线连接起来,让它们按设计要求协调运行,其工艺复杂、精密程度超乎一般人的想象。在整个半导体产业中,芯片占九成份额。

(据《羊城晚报》)

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