晶元製造

1. 中國晶元製造三巨頭是什麼

1、英特爾

成立時間：1968年

總部：美國加州聖格拉拉

英特爾是一家成立於1968年的個人計算機零件和CPU製造商，擁有50年的市場領導歷史，在1971年推出第一個微處理器，就為世界帶來了計算機和互聯網的革命。

(1)晶元製造擴展閱讀

英特爾晶元系列：

440系列 - 其中440BX是奔騰2時期的經典之作

810系列 - 這是Intel第一款款採用集成顯卡的晶元組。不支援AGP,使得不能升級顯卡。

815系列 - 是奔騰III處理器的不二選擇，其中815EP B-Step（又稱815EPT）正式支持圖拉丁（Tualatin）核心的CPU。

850系列 - 早期的850是為了配合奔騰4的倉促上市而設計的，採用不成熟的Socket423插座並搭配昂貴的RAMBUS內存使得它與Socket423的奔騰4同時被淘汰出局。新的850E後來作為工作站級別的晶元組上市。

845系列 - 為了摒棄昂貴的RAMBUS內存而設計的搭配SDRAM內存的晶元組。隨著DDR內存的上市，英特爾又推出了845D以及後續的845E、845G等晶元組。

2. 晶元是如何製造的

晶元製作完整過程包括晶元設計、晶片製作、封裝製作、成本測試等幾個環節，其中晶片片製作過程尤為的復雜。

首先是晶元設計，根據設計的需求，生成的「圖樣」

1，晶元的原料晶圓

晶圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將些純硅製成硅晶棒，成為製造集成電路的石英半導體的材料，將其切片就是晶元製作具體需要的晶圓。晶圓越薄，成產的成本越低，但對工藝就要求的越高。

2，晶圓塗膜

晶圓塗膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種，

3，晶圓光刻顯影、蝕刻

該過程使用了對紫外光敏感的化學物質，即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到晶元的外形。在硅晶片塗上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解。這是可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

4、攙加雜質

將晶圓中植入離子，生成相應的P、N類半導體。

具體工藝是是從矽片上暴露的區域開始，放入化學離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區的導電方式，使每個晶體管可以通、斷、或攜帶數據。簡單的晶元可以只用一層，但復雜的晶元通常有很多層，這時候將這一流程不斷的重復，不同層可通過開啟窗口聯接起來。這一點類似所層PCB板的製作製作原理。更為復雜的晶元可能需要多個二氧化硅層，這時候通過重復光刻以及上面流程來實現，形成一個立體的結構。

5、晶圓測試

經過上面的幾道工藝之後，晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。一般每個晶元的擁有的晶粒數量是龐大的，組織一次針測試模式是非常復雜的過程，這要求了在生產的時候盡量是同等晶元規格構造的型號的大批量的生產。數量越大相對成本就會越低，這也是為什麼主流晶元器件造價低的一個因素。

6、封裝

將製造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去製作成各種不同的封裝形式，這就是同種晶元內核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶的應用習慣、應用環境、市場形式等外圍因素來決定的。

7、測試、包裝

經過上述工藝流程以後，晶元製作就已經全部完成了，這一步驟是將晶元進行測試、剔除不良品，以及包裝。

3. 晶元是怎麼做成的

晶元內部製造工藝：

晶元製造的整個過程包括晶元設計、晶元製造、封裝製造、測試等。晶元製造過程特別復雜。

首先是晶元設計，根據設計要求，生成「圖案」

1、晶片材料

矽片的成分是硅，硅由石英砂精製而成。矽片經硅元素（99．999％）提純後製成硅棒，成為製造集成電路的石英半導體材料。晶元是晶元製造所需的特定晶片。晶圓越薄，生產成本就越低，但對工藝的要求就越高。

2、晶圓塗層

晶圓塗層可以抵抗氧化和溫度，其材料是一種光致抗蝕劑。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

首先，在晶圓（或基板）表面塗覆一層光刻膠並乾燥。乾燥的晶片被轉移到光刻機上。通過掩模，光將掩模上的圖案投射到晶圓表面的光刻膠上，實現曝光和化學發光反應。曝光後的晶圓進行二次烘烤，即所謂曝光後烘烤，烘烤後的光化學反應更為充分。

最後，顯影劑被噴在晶圓表面的光刻膠上以形成曝光圖案。顯影後，掩模上的圖案保留在光刻膠上。糊化、烘烤和顯影都是在均質顯影劑中完成的，曝光是在平版印刷機中完成的。均化顯影機和光刻機一般都是在線操作，晶片通過機械手在各單元和機器之間傳送。

整個曝光顯影系統是封閉的，晶片不直接暴露在周圍環境中，以減少環境中有害成分對光刻膠和光化學反應的影響。

4、添加雜質

相應的p和n半導體是通過向晶圓中注入離子而形成的。

具體工藝是從矽片上的裸露區域開始，將其放入化學離子混合物中。這個過程將改變摻雜區的傳導模式，使每個晶體管都能打開、關閉或攜帶數據。一個簡單的晶元只能使用一層，但一個復雜的晶元通常有許多層。

此時，該過程連續重復，通過打開窗口可以連接不同的層。這與多層pcb的製造原理類似。更復雜的晶元可能需要多個二氧化硅層。此時，它是通過重復光刻和上述工藝來實現的，形成一個三維結構。

5、晶圓

經過上述處理後，晶圓上形成點陣狀晶粒。用針法測試了各晶粒的電學性能。一般來說，每個晶元都有大量的晶粒，組織一次pin測試模式是一個非常復雜的過程，這就要求盡可能批量生產相同規格型號的晶元。數量越大，相對成本就越低，這也是主流晶元設備成本低的一個因素。6、封裝

同一片晶元芯可以有不同的封裝形式，其原因是晶片固定，引腳捆綁，根據需要製作不同的封裝形式。例如：DIP、QFP、PLCC、QFN等，這主要取決於用戶的應用習慣、應用環境、市場形態等外圍因素。

6、測試和包裝

經過上述過程，晶元生產已經完成。這一步是測試晶元，去除有缺陷的產品，並包裝。

(3)晶元製造擴展閱讀：

晶元組是一組集成電路「晶元」一起工作，並作為產品銷售。它負責將計算機的核心微處理器與機器的其他部件連接起來。它是決定主板級別的重要組件。過去，晶元組是由多個晶元組成，逐漸簡化為兩個晶元。

在計算機領域，晶元組通常是指計算機主板或擴展卡上的晶元。在討論基於英特爾奔騰處理器的個人電腦時，晶元組這個詞通常指兩種主要的主板晶元組：北橋和南橋。晶元組製造商可以，而且通常是獨立於主板的。

例如，PC主板晶元組包括NVIDIA的NFORCE晶元組和威盛電子公司的KT880，它們都是為AMD處理器或許多英特爾晶元組開發的。

單晶元晶元組已經推出多年，如sis 730。

4. 中國為何不能生產晶元

實際上中國已經能生產自己的晶元。

例如，華為擁有自己的麒麟和Ascend晶元。第二家中國製造商紫光展銳也准備明年將5G晶元推向市場。小米和阿里巴巴也在這方面有所發展。

然而，有學者認為，完全取代外國晶元是不容易的：「全面替代國外的產品還是一個比較漫長的過程。

因為半導體屬於高技術產業，在許多方面的要求都很高。首先是設備，即設備的國產化問題。眾所周知，半導體的製造工藝極其復雜，工序非常多；

然而目前在每道工序中，能夠產業化的、被企業應用的國產設備卻很少。因為製造這些設備需要積累許多技術，在短時間內是很難達成的。同時，半導體行業需要很多人才。這些都是需要花費較長的時間，並不是投資便能夠立刻解決的問題。」

(4)晶元製造擴展閱讀

中國完全依靠自己的技術生產晶元和半導體，至少還需要5-10年的時間。另一方面，西方的競爭對手也不會原地踏步，將不斷完善自己的技術。因此，未來十年爭奪全球晶元生產領先地位的博弈將會異常激烈。

晶元和半導體是現代電子產品的基礎。沒有它們就不能生產電腦、智能手機、電視和許多類型的家用電器。

對這些產品的主要需求在中國。根據美國集成電路研究公司的數據，中國去年占據了全球半導體份額的近60%。而來自美國戰略與國際問題研究中心的數據則顯示，這些產品中只有16％在中國生產。

5. 中國能自己製造晶元嗎

能。中國擁有龍芯、海思、展訊、神威等一批知名晶元公司和其性能優秀的產品。

2018年6月發布的國際超級計算機排名中，中國「神威·太湖之光」再次奪冠，而鑄就其冠軍之尊的是地道的「中國芯」，在其小小薄塊上，集成了260個運算中心，數十億晶體管。其單晶元計算能力相當於3台2000年世界頂級超算。除了神威之外，中國還擁有了龍芯、海思、展訊等一批知名晶元公司和其性能優秀的產品。

這些成就得益於我國集成電路技術的大發展。葉甜春總結說，通過實施相關專項，集成電路高端裝備和材料從無到有，填補了產業鏈空白，形成良性發展的產業生態；製造工藝與封裝集成由弱漸強，技術水平實現跨越，國際競爭力大幅提升，製造的智能手機、通訊設備、智能卡等晶元產品大批量進入市場；創新發明不斷涌現，形成了自主知識產權體系。

(5)晶元製造擴展閱讀：

中國將繼續是全球最有活力的經濟體，中國市場將繼續是世界信息產業最大市場，這些必將賦予「中國芯」和集成電路科技和產業更多爬坡過坎的能量。而在實施國家科技重大專項過程中積累了「創新鏈、產業鏈、金融鏈」協同發展的經驗，摸索出「下游考核上游，整機考核部件，應用考核技術，市場考核產品」的考核機制，為進一步發展奠定了堅實基礎。

作為「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝」國家科技重大專項技術總師，葉甜春透露說，專項已經在14納米裝備、工藝、封裝、材料等方面進行了系統部署，預計2018年將全面進入產業化階段。「十三五」時期，專項將重點支持7-5納米工藝以及三維存儲器等大宗戰略性產品和國際先進技術的研發。

根據相關規劃，中國集成電路產業鏈主要環節到2030年將達到國際先進水平，一批企業將進入國際第一梯隊，實現最終跨越。集成電路製造技術代表當今世界微細製造的最高水平，可謂集人類超精細加工技術之大成。可以期待的是，隨著科研人員和信息產業界的努力，中國在集成電路超精細加工領域將向著更高水平挺進，強勁的「中國芯」將有望造福全世界。