芯片制造时长揭秘：从原料到成品的完整周期

大家有没有想过一个问题：如果从零开始制造一颗芯片需要多长时间？

整个芯片制造的流程可以分为三大步骤：芯片设计、芯片制造、封装测试

首先是设计环节，如果要做一个全新的设计，从一张白纸开始，那么通常完成一个芯片设计需要1-3年甚至更长的时间。

以苹果第一款自研芯片M1为例，根据苹果芯片研发主管Johny Srouji透露，M1的研发时间有3-4年的时间。

如果只是修改现有设计，那么时间就会短得多，可能只需要一两个月就能完成。

接着就开始正式制造芯片了：

我们知道芯片起源于一粒粒的沙子，它不是普通的沙子，而是一种叫做硅砂的特殊沙子，然后再从里面提取硅成分用于制作极纯度的硅晶圆。

这一部分就不具体说了，我们直接来到正式的制造部分，芯片制造环节

主要可以分为7个步骤：

1.制备晶圆的第一步，我们先将一层薄薄的非导电二氧化硅生长或沉积在晶圆的表面上。

2.紧接着第二步，硅晶圆在光刻前，先要涂种叫做光刻胶的光敏材料，然后再将硅晶圆放入光刻机内。

3.接下来，使用包含所需图案的遮罩将晶圆暴露在光线下，在光束的照射下，光罩的图案就会印刻到光刻胶的涂层上。

4.图案确认准确无误后，就可以把晶圆从光刻机里面拿出来进行烘烤和显影，让这个图案固定住。然后再洗去多余光刻胶，让部分涂层留出空白部分就行。

5．通过使用活性化学品从表面去除那层薄硅层。最后将多余的空白部分去掉，形成我们要的3D电路图案。

这个过程形成的图案被称为“掩膜”，好的掩膜可以确保芯片的电路图案精度和清晰度，从而提高芯片的性能和稳定性。

6.这个步骤就是在洗去多余的光刻胶之前，需要使用离子轰击硅晶圆从而改变其导电性，再洗去多余的光刻胶后，就会露出受影响和未受影响的图案。

7.最后一步，开始切割晶圆。晶圆被切成小方块，称为”模具“。每个模具，包含数百万个晶体管，再对模具进行测试并切成单个芯片，然后将芯片进行最后的封装就可以运送给一些生产计算机、电子产品的制造商了。

那么在整个芯片制造的过程中，除了每一个步骤都要力求精准之外，有一些重要的步骤也需要不断重复来获得，其中的从薄膜沉积到去除光刻胶，整个流程为晶圆片覆盖上一层图案，这一流程就需要不断重复100多次。制造芯片需要数十个流程，一般来说，每天很难完成多个流程。

芯片制造是一项资本和研发密集型的工艺，甚至可以称得上是人类最复杂的工程。仅半导体晶圆的整体制造就可能有上千个工艺步骤（取决于工艺的复杂性）。每个过程还涉及到各种高度复杂的软件工具和机器。

总之，就是非常非常的复杂。

审核编辑：黄飞