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直接來源 | 量子位



全球陷入“缺芯危機”。
一位加拿大小伙兒一聽說這事,立馬坐不住了,立志要解決這個問題。
他想了一想:芯片的主要原料不就是硅么,而硅一般是從石英石里提取的。
于是,靈感爆棚的他發(fā)揮DIY精神,抄起家伙就開干。
第一步,就從撿石頭開始。



至于提煉硅需要的設備有用到湯鍋、電磁爐等廚具。

再輔以牙刷拋光和小刀切割。
最后,小伙把整個制作過程濃縮成一部只有99秒的視頻教程,免費分享到網(wǎng)上。
步驟相當完整,只是缺少億點點細節(jié)那種(手動狗頭)。


△就是這種

從石頭到芯片

首先小伙把撿來的石英石敲碎,得到二氧化硅顆粒。


世界上純度最高的石英石在美國北卡羅來納州的采石廠,不過純度也就98%。


想要造芯片的話還要提純,純度達到99.9%的話是這個樣子。



至少提純到99.9999999%,才可以制備成多晶硅 (polysilicon)。



接下來他把多晶硅錠放到鍋里,想辦法加熱到1698開式度(1424.85攝氏度)。



再把一小塊單晶硅放進去當引子,融化的硅會在與單晶硅的交界面上重新排列分子結(jié)構(gòu),隨著冷卻凝固成單晶硅。


這種方法由波蘭科學家丘克拉斯基提(Czochralski)發(fā)明,有一個形象的名字叫提拉法。


為什么叫提拉法呢?因為冷卻后就可以像這樣把制成的單晶體拉出來:



小伙下一步做的是把硅晶體切割成薄片,這就是經(jīng)常能聽到的晶圓了。



光滑得可以當鏡子用。



不過這時晶圓的導電性能還不夠好,需要摻雜一些硼或磷,比如火柴頭上就有磷。



對這個過程,有網(wǎng)友評論道:就像我奶奶烤餅干一樣。



不過再后面才是最關(guān)鍵的步驟——光刻。


首先他往晶圓片上涂光刻膠 (Photoresist)。



再把需要的電路圖案制成帶一層鉻的石英掩膜版,掩膜版的作用相當于洗相片時候的底片。



下一步他用激光把掩膜版上的電路圖案投射到晶圓,讓掩模產(chǎn)生的陰影位置控制光刻膠在晶圓片表面發(fā)生化學變化的位置。



后面的步驟就像洗相片一樣,倒上顯影液,用酸(小伙用的是白醋)腐蝕晶圓的暴露部分,洗掉殘留的光刻膠。



再加上億點點工藝細節(jié),包括同質(zhì)外延、異質(zhì)外延、偽外延、擴散摻雜、銅互連層、化學機械拋光、涂光刻膠、酸蝕刻和光掩模曝光。


以上操作重復N遍,直到……



再對光刻完畢的晶圓進行切割,就得到了未封裝的裸片(die)



最后,小伙展示了焊接、封裝一氣呵成。



這就是從石頭到CPU的全部過程了。




還真有人做出來過

視頻看完后,這位加拿大小伙還有幾句話要說。
首先有一點需要聲明:不建議任何人真的去嘗試這些方法,視頻中出現(xiàn)的“光刻膠”等只是道具,真正的化學原料非常危險,必須要在通風、安全的環(huán)境下操作。
另外生產(chǎn)現(xiàn)代CPU的實際工藝流程要比視頻中描述的復雜得多,而且專利都掌握在大公司手里。
有網(wǎng)友開玩笑說他“這個視頻侵犯了大量的專利,我報警了”。
小伙也調(diào)侃到“我用的都是開源石頭,所以應該還好”。最后,雖然一個人在家里無法真的打造出納米級芯片,但是小伙分享了另一位DIY達人Sam Zeloof的頻道。微米級制程的那種芯片Sam還真做出來了。他的最新進展是把自制芯片升級到了集成1000個晶體管。


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