为什么说CPU是人造物的巅峰？做一块芯片有多难？看完算搞懂了

手机芯片、电脑芯片现在已经不再是人们陌生的词汇，虽然不完全知道它们究竟是在怎么制造出来的但是方寸之间强悍的运算能力却有一种叫人望而生畏的感觉。有人说，咱们人类创造的最巅峰的事物之一就是：芯片。如果我们用肉眼看的话，一块封装完成的芯片又轻又小，漂亮的点整排列但是却似乎内敛着无尽的能量。

说起芯片现在人们最熟悉的可能就是5nm这样的数字。你知道吗，1纳米差不多是1/100000的头发丝的直径。很显然这个单位我们用肉眼已经观察不到。但是当我们使用高倍仪器的时候，那些集成在芯片上的"高楼大厦"开始一点一点展现出真容的时候你可能才会发现，原来在这一个厘米见方的小东西上，有着比一座城市还要复杂的"建筑"和管道。

你知道吗，CPU的最原始材料就是几乎纯净度最高的硅片，进行一系列的打磨和数百道工艺之后才能进行封装。而如果我们将这片核心放大的时候就能看见一层又一层的晶体管排布，越接近器件层就越大，而最上层则越小。现在技术，一枚绣花针的针尖大小，人们可以放3000万个晶体管进去。

而芯片之上的晶体管通俗地讲他是有一个所谓的相邻宽度的，我们叫做栅极长度。最早这个数值可能在21纳米，然后变成16纳米，进而变成10纳米、7纳米，到了今年就变成了5纳米制式。这意味着什么呢？在面积不变间距不变的情况下，5纳米的晶体管排列数量会比21纳米呈几何倍数的番升。

很显然，这样量级的密度简单依靠人工和一般的精密仪器已经很难达到了。但是有一个事物却可以帮助我们一瞬间就完成这些复杂链路的投影和保留，它就是光。而上面所说的投影和保留就是：光刻。这个词想必大家也不陌生，著名的麒麟9000芯片就被这个光刻技术折磨得成为绝唱。

从芯片领域我们就能知道，作为人类我们在宏观上开始探索宇宙，在微观上也能筑起精密复杂的工程。而微观上的设计和实施受制于面积给人带来的感觉就是难度极高。毕竟很多精密仪器本身也离不开所谓的芯片支持。我们现在的手机内部空间有限，但是人们又追求性能。所以芯片会越做越小。但是并不是所有的领域都在空间上如此局促，那么当空间大空间遇见现在芯片技术的时候就意味着人类总体实力的提升。

设计一个芯片无异于设计一个庞大而又复杂的工程，所幸的是在这一点上咱们中国做得非常出色。华为用自己的设计能力告诉世界5G芯片的模板是什么样子，引发的震动到现在都还没有平息。只希望未来，这个难关会被度过而我们的芯片实力也能进一步的飞跃。

为什么说CPU是人造物的巅峰？做一块芯片有多难？看完算搞懂了

为什么有人说CPU是人造物的巅峰？你知道吗？

CPU之所以被称为人类创造的巅峰，是因为生产CPU的高端光刻机无法在世界上任何国家单独制造。它是结合世界上许多国家最先进的技术成果制造的高端光刻机。它的高科技水平与地球产品完全不同。

CPU的制作过程极为繁琐。

CPU生产主要包括硅熔化、提纯、单晶硅制备、硅芯片、磨片、光刻胶应用、紫外线曝光、部分光刻胶溶解、雕刻、光刻胶去除、离子注入、光刻胶再去除、，绝缘层处理、铜层沉淀、晶体管之间的连接电路构造、晶圆级测试、晶圆芯片、外观检查、芯片加载和封装，等级测试过程繁重，以上所有的步骤对于清洁程度要求都是非常高的，要保证每一步都干净。

芯片的制造原理。

CPU芯片越小，单位面积内可容纳的晶体管越多，以实现更多功能并降低功耗。使用波长较短的光源是最直接的介质。芯片设计完成后，将被制成多层掩模。然后让光线通过掩模照射到晶圆上，并被掩模上的电路图挡住。找不到光的部分将被留下。光照空部件的光敏材料将被化学腐蚀反应分解，电路将被刻在晶圆上。

光刻机有多先进？

EUV光刻系统使用极紫光作为光源，有10万件、4万个螺钉、3000根电线和2公里长的软管。大部分部件都是全人类智慧的产物，如美国的格栅、德国的透镜、瑞典的轴承、法国的阀门等。所以EUV光刻机的造价高达1亿美元，重量180吨。每次运输使用40个集装箱和20辆卡车。每次运输需要三艘货轮，安装和调试也需要一年时间。因此，ASML和EUV光刻机的最大年产量仅为30台。