中国笔趣阁小说阅读网 > 科幻小说 > 硬科技巨头 > 章节目录 第44章 芯片设备
    制造芯片首先需要进行i设计需要工程师拥有很强的专业能力,需要无数的实验。水印广告测试   水印广告测试

    有时候为了验证一个猜想就需要进行上百次的实验,每一次实验需要进行一次芯片的制造,所需要花费的资金无以计数,并不是一朝一夕可以实现的。

    但是方浩拥有完整的芯片设计图,这些图纸在23世纪科技星球都是古董般的存在,但是在这个世界都是一等一的顶尖科技。

    辉煌科技准备制造一款嵌入式处理器,代号辉煌一号,这种芯片采用arm架构,仿制23世纪的型号彩虹处理器,是23世纪科技星球两百年前有名的主控芯片,甚至超过了ppu,它的推出当时震撼了整个科技界。

    里面的一些硬件设计原理都是非常新的东西,比如阻抗匹配,放大参数设计等等,这款芯片比现在地球上的芯片设计技术先进十多年左右。

    虽然有图纸,但是将这些图纸变成现实还需要这些工程师的努力研究,电路里面的参数还需要他们一一计算。

    方浩并不打算直接把这些图纸送给辉煌科技,而是通过暗中传输记忆传授的方式启发里面有潜力的人,让他们共同参与,完成ic版图的设计。

    国产芯片中比较有代表性的是龙芯,2001年由中科院计算机所成立课题组研制,花了16年时间,耗费了1.8万亿资金,在2017年发布龙芯3号,但由于微结构上的差距,龙芯基本只能达到英特尔和amd芯片性能的35%左右。

    性能差距如此大,耗费时间如此长,但龙芯还不算完全自主研发的cpu。

    龙芯是花钱买了mips公司的结构授权,在此基础上实现自主研发创新。

    世界上有能力设计生产电脑cpu的国家仅有美国、台湾省,有能力设计生产手机soc芯片的国家数量会在中国、美国的基础上增加韩国。

    国产cpu还没有完全自主研发设计的,如果追根溯源,国产cpu的设计大致有以下几种:

    破解、打磨别人的cpu,典型的如汉芯,大家可自行网络搜索;

    获得别人授权,在此基础上加入自己的设计,典型如华为海思,获得arm授权后,再自行设计,苹果、三星、高通和联发科也是如此,但苹果、高通的二次”魔改“能力要高一些。

    直接买全套方案,代表有超算太湖之光用的申威系列cpu,购买结构授权,再从上到下自主设计,比如龙芯cpu,虽然不是完全自主研发设计,但绝大部分是自己的东西。

    还有一个问题,造出芯片之后需要占据市场,更重要的是可以建立市场生态,而芯片是一种精密元件,一个芯片的性能可以直接影响一款产品,如果没有100%的可靠性,市场是不会采购这种芯片的。

    英特尔之所以成为霸主,关键是因为它成功构建了x86架构的生态系统,竞争对手想另起炉灶搞其它架构的cpu,没有人会买,产品卖不出去,赚不到钱,企业只能关门。

    这也是国产芯片需要购买授权的原因,加入对方市场生态的原因,可是需要缴纳高额的授权费。

    可以这么说,如果没有专利权和授权费,欧美国家的高福利社会将会难以为继,因为他们的福利大都是通过技术授权和专利掠夺穷国而来的

    芯片只要加入市场生态,设计就不算难,全球芯片设计公司最多曾超过100家,经过优胜劣汰,现在也有五六十家。

    而芯片制造的厂家,现在不超过十家,第一梯队三家:英特尔、台积电和三星,基本形成寡头垄断格局。

    国产芯片的短板不在设计、封装和测试,就在生产上。

    和台积电等巨头相比,国产芯片生产制程工艺至少落后三代,在芯片代工生产市场,落后一代就意味着淘汰,落后三代就等于是废物。

    其次还有瓦森纳协定,瓦森纳协定卡住了全世界的脖子,中国虽然科技实力雄厚,人才不缺乏,可是没有下面五家设备制造商的设备,是不可能制造出先进芯片的。

    中国的厂商向五大设备制造商下单,购买到的也只是五年前的设备。

    可以这么说,虽然新中国成立了快八十年,但是仍旧没有从国外的压迫中脱离,而罪魁祸首就是百年前的满清政府和国共战争。

    满清闭关锁国,国共战争自相残杀,使得国家落后了发达国家几十年,产生的恶果由百姓来买单。

    如今的百姓薪水仅仅只有欧美的五分之一,生活也十分困苦,并不是国家的问题,而是因为财富被欧美掠夺。

    仅仅进口芯片就是两千亿美元,而整个国家的财富才三十万亿美元,如果加上精密仪器,高端材料,耗费的将会是天文数字。

    由于瓦森纳协定限制,中国只能购买五年前的设备,如果拿到的是是技术落后五年的设备,想要制造先进芯片就是做梦。

    全球瓦森纳协定一共有五大半导体设备制造商:

    1.韩国am公司,前身是阿尔法精工株式会社,全球领先的半导体、平板显示和太阳能光伏行业精密材料工程解决方案供应商,是韩国高精度机械设备的领导者,产品应用于工件的精磨、研磨、切割、和抛光,保持着低故障率和易维护性。

    2.荷兰asml高端光刻机制造商,集合近乎完美的德国机械工艺以及世界顶级光学厂商德国蔡司镜头,再加上美国提供的光源,asml迅速发展,高端光刻机市场基本被垄断,为半导体生产商提供光刻机及相关服务,在极紫外光(euv)领域,目前处于垄断地位,曾经一台高端设备卖到了5亿欧元,而且有钱都要排队到十年后。

    3.mre备商,主要设计、制造、销售、维修及服务使用于积体电路制造的半导体处理设备,包括客户服务、备用零件的供应、产品升级、产品蚀刻、沉积、去除光阻及清洁等服务,并还制造、销售一系列的研磨、叠置及精密抛光等设备。

    4.kla-tencor,图案光罩检测的主要供应商,为半导体制造商提供光罩检测系统,用于工艺开发和批量生产过程中的缺陷检测、原料检测、设备监控和进程控制。

    5.dainippons,后道检测设备领先企业,致力于集成电路测试技术的开发,拥有种类完善的半导体后道测试台和分选机,在主要的三种清洗设备市场中,迪恩士都是当之无愧的龙头。在单晶圆清洗设备市场,迪恩士市场占有率高达54.9%;自动清洗台由于技术门槛相对较低,市场参与者较多,但是迪恩士市场占有率仍达到了50%以上;而在洗刷机市场迪恩士也有着60%-70%的市场占有率,可以说迪恩士是清洗设备市场中当之无愧的龙头。

    如果没有主神空间,方浩技术再强也没有信心制造世界一流的芯片,打造一个垄断全世界的芯片产业,光是瓦森纳协定就可以卡住辉煌科技的脖子。

    光刻机这些设备在现代社会是有钱都买不到的高科技物品,可是在23世纪中并不算什么,有很多设备可可以替代,比如1纳米工艺的3d打印机,这种可以打印1纳米大小的设备完全可以打印出7纳米制程的cpu,只是效率无法比得上光刻机,不过做打印芯片做研究是可以了。

    ic芯片全名积体电路,它是将设计好的电路,以堆叠的方式组合起来,藉由这个方法,我们可以减少连接电路时所需耗费的面积。

    由此可见,芯片制造其实就是进行原子级别的制造,精度要求非常苛刻,这也是为什么国内无法生产cpu的原因。

    芯片在结构上分为三层。

    第一,晶圆层。

    从ic芯片的3d剖面图来看,底部的部分就是晶圆,晶圆基板在芯片中扮演地基的角色。

    第二,逻辑闸层。

    在ic电路中,晶圆上面的部分叫做逻辑闸层,它是整颗ic中最重要的部分,藉由将多种逻辑闸组合在一起,完成功能齐全的ic芯片,结构非常复杂。

    第三,连接层。

    逻辑闸上面还有一层连接层,不会有太复杂的构造,这一层的目的是将逻辑闸需要连接的部分相连在一起,相当于导线。

    芯片中通常需要很多层连接层,是因为有太多线路要连结在一起,在单层无法容纳所有的线路下,就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中,不同层的线路会上下相连以满足接线的需求。

    如果要以油漆喷罐做精细作图时,我们需先割出图形的遮盖板,盖在纸上,接着再将油漆均匀地喷在纸上,待油漆乾后,再将遮板拿开。

    不断的重复这个步骤后,便可完成整齐且复杂的图形。制造ic就是以类似的方式,藉由遮盖的方式一层一层的堆叠起来。

    芯片在制造过程中分为四种步骤,虽然实际制造时,制造的步骤会有差异,使用的材料也有所不同,但是大体上皆采用类似的原理。

    这个流程和油漆作画有些许不同,ic制造是先涂料再加做遮盖,油漆作画则是先遮盖再作画。

    第一步,金属溅镀:将欲使用的金属材料均匀洒在晶圆片上,形成一薄膜。

    第二步,涂布光阻:先将光阻材料放在晶圆片上,透过光罩,将光束打在不要的部分上,破坏光阻材料结构。接着,再以化学药剂将被破坏的材料洗去。

    第三步,蚀刻技术:将没有受光阻保护的硅晶圆,以离子束蚀刻。

    第四步,光阻去除:使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。

    最后便会在一整片晶圆上完成很多ic芯片,接下来只要将完成的方形ic芯片剪下,便可送到封装厂做封装。