|用沙子做的CPU，为什么卖那么贵？

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

一般来说，我们对IC芯片的了解仅限于它概念，但是对于已经应用到各式各样的数码产品中IC芯片是怎么来的？大家可能只知道制作IC芯片的硅来源于沙子，但是为什么沙子做的CPU却卖那么贵？下面将会以常见的Intel、AMD CPU作为例子，讲述沙子到CPU简要的生产工序流程，希望大家对CPU制作的过程有一个大体认识，解开CPU凭什么卖那么贵之谜！

硅圆片的制作

1.硅的重要来源：沙子
作为半导体材料，使用得最多的就是硅元素，其在地球表面的元素中储量仅次于氧，含硅量在27.72% ，其主要表现形式就是沙子（主要成分为二氧化硅），沙子里面就含有相当量的硅。因此硅作为IC制作的原材料最合适不过，想想看地球上有几个浩瀚无垠的沙漠，来源既便宜又方便。

2.硅熔炼、提纯
不过实际在IC产业中使用的硅纯度要求必须高达99.999999999% 。目前主要通过将二氧化硅与焦煤在1600-1800℃中，将二氧化硅还原成纯度为98%的冶金级单质硅，紧接着使用氯化氢提纯出99.99%的多晶硅。虽然此时的硅纯度已经很高，但是其内部混乱的晶体结构并不适合半导体的制作，还需要经过进一步提纯、形成固定一致形态的单晶硅。

3.制备单晶硅锭
单晶的意思是指原子在三维空间中呈现规则有序的排列结构，而单晶硅拥有“金刚石结构” ，每个晶胞含有8个原子，其晶体结构十分稳定。

单晶硅的“金刚石”结构
通常单晶硅锭都是采用直拉法制备，在仍是液体状态的硅中加入一个籽晶，提供晶体生长的中心，通过适当的温度控制，就开始慢慢将晶体向上提升并且逐渐增大拉速，上升同时以一定速度绕提升轴旋转，以便将硅锭控制在所需直径内。结束时，只要提升单晶硅炉温度，硅锭就会自动形成一个锥形尾部，制备就完成了，一次性产出的IC芯片更多。

制备好的单晶硅锭直径约在300mm左右，重约100kg 。而目前全球范围内都在生产直径12寸的硅圆片，硅圆片尺寸越大，效益越高。
4.硅锭切片
将制备好的单晶硅锭一头一尾切削掉，并且对其直径修整至目标直径，同时使用金刚石锯把硅锭切割成一片片厚薄均匀的晶圆（1mm）。有时候为了定出硅圆片的晶体学取向，并适应IC制作过程中的装卸需要，会在硅锭边缘切割出“取向平面”或“缺口”标记。