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     晶體管越多，芯片就運轉(zhuǎn)得越快。我們所說的晶體管是一種半導(dǎo)體器件，通常用于放大或電控開關(guān)。摻雜的主要原因是硅單質(zhì)本身不導(dǎo)電，硅元素周圍有四個電子，相當(dāng)于四個空穴，硼元素周圍只有三個電子，相對硅來說，缺少一個電子，所以空穴主要導(dǎo)電，稱為P型半導(dǎo)體。

在每一種智能設(shè)備中，芯片都扮演著關(guān)鍵角色，無論是PC機、智能手機還是智能可穿戴設(shè)備，CUP都是核心部件。但是，對于這樣一個小發(fā)明，中國目前還不能有效地實現(xiàn)量產(chǎn)。

有些時候，一件東西太精細了，BU807并不意味著很容易制造出來，更別提芯片這樣需要納米級工藝才能操作，人力根本做不到。集成電路芯片中最重要的部分是晶體管，它相當(dāng)于人類大腦中的神經(jīng)系統(tǒng)，晶體管越多，芯片就運轉(zhuǎn)得越快。所以，如何在如此狹窄的空間中放置更多的晶體管就成了一個難題。

晶體管是芯片的基本部件

我們所說的晶體管是一種半導(dǎo)體器件，通常用于放大或電控開關(guān)。它具有快速、準(zhǔn)確的特點，可用于各種數(shù)字和模擬功能，包括放大、切換、穩(wěn)壓、信號調(diào)制和振蕩等。晶體管可以單獨包裝，也可以放置在一個很小的區(qū)域內(nèi)，可以容納晶體管芯片的上億或更多部分，這就是為什么這么多晶體管可以被集成在CPU中。

直到1929年，當(dāng)時的工程師利蓮·費爾德獲得了一項晶體管專利。但局限于當(dāng)年的技術(shù)水平，還不能生產(chǎn)晶體管。只有在1947年12月，世界上最早的實用半導(dǎo)體器件才在貝爾實驗室制造出來，而且在最初的實驗中，這種晶體管可以將音頻信號放大100倍，其外形與火柴棒形狀相似。

直到1950年，第一批“PN結(jié)”(PN結(jié)是P型和N型的交界處，P型是多孔的，N型是多電子的，下面將介紹)才誕生，現(xiàn)在的晶體管，大多數(shù)還是屬于PN結(jié)的晶體管。

晶片生產(chǎn)流程

再回到芯片生產(chǎn)，今天一片好的芯片生產(chǎn)流程是怎樣的？大腦就像這樣的智能裝置，它的誕生需要經(jīng)歷哪些步驟？

晶片其實是含有集成電路的一塊元件，大致可分為兩類，一類是CPU、通信基站的處理芯片等功能芯片；另一類是存儲芯片，如計算機中的閃存。

并且要制作的芯片，在行業(yè)中主要就分為這幾個方面。第一是芯片的設(shè)計，正如做工程需要有藍圖一樣，芯片也是這樣，芯片做出來后想實現(xiàn)什么樣的功能，在設(shè)計這個步驟中已經(jīng)確定了，這需要專業(yè)人員來進行電路設(shè)計。

接下來就是制作了，這個步驟也是最麻煩的，后面會詳細介紹。并且最終是封裝，即把芯片的成品組裝成可出售的產(chǎn)品，即我們在市場上所看到的樣子，這樣的過程就叫封裝，我國大部分芯片行業(yè)都與封裝行業(yè)有關(guān)。

三個主要步驟中，最困難的是設(shè)計，最簡單的是封裝。做為芯片的靈魂，沒有好的設(shè)計，就不可能有好的芯片，所以設(shè)計是關(guān)鍵。

目前我國芯片產(chǎn)業(yè)主要集中在生產(chǎn)和封裝領(lǐng)域，特別是封裝領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，而涉及到設(shè)計方面的企業(yè)卻寥寥無幾。即使是已經(jīng)設(shè)計好的芯片也主要集中在中低端，而在高端芯片的設(shè)計中幾乎沒有這一比例。

晶片操作原理

制造晶片的主要原料是硅，通常是從砂粒中提煉出來的，將砂粒中的二氧化硅熔化，再還原，最后得到硅單質(zhì)。在此基礎(chǔ)上對硅單質(zhì)進行摻雜，左摻硼，右摻磷。

摻雜的主要原因是硅單質(zhì)本身不導(dǎo)電，硅元素周圍有四個電子，相當(dāng)于四個空穴，硼元素周圍只有三個電子，相對硅來說，缺少一個電子，所以空穴主要導(dǎo)電，稱為P型半導(dǎo)體。磷素周圍有五個電子，比硅多一個，所以叫做N型半導(dǎo)體。二者結(jié)合，即成為以上所述的PN結(jié)。

其主要特點是，只有左、右加負極電流可以通過，如果將電流方向改變了，則電流就不循環(huán)了，即二極管。那么我們就可以對只能通過單向電流循環(huán)的二極管進行很多操作，例如與或非門等，這方面的知識現(xiàn)在在高中的課程里都有講到，這里就不多贅述了。

怎樣制作一個芯片？

返回到芯片的具體制作，先將硅單質(zhì)制成片子，再將片子切成一個個的片。之后，將光刻膠涂于這些圓盤上，再用紫外線透過透鏡對這些被涂硅片進行光刻，這些光刻膠也會根據(jù)設(shè)計圖對某些特定位置進行照射，從而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

后為光刻腐蝕，因設(shè)計不同，腐蝕區(qū)域也不同，通產(chǎn)而言，經(jīng)過光刻后的區(qū)域會被腐蝕，而未經(jīng)過光刻的區(qū)域則不會，當(dāng)然情況也有可能相反，這都是根據(jù)實際需要制造的。

就拿被腐蝕的光刻區(qū)域來說，被腐蝕的地方形成凹槽，然后在凹槽內(nèi)進行摻雜，即上面提到的硼元素或磷元素等等。最終用刷子沖洗干凈，只留下?lián)诫s后的硅片，此時就可制作半導(dǎo)體PN結(jié)。

而且這一步可能不止一步，如果需要實現(xiàn)復(fù)雜的功能，還需要重復(fù)上膠、摻雜、腐蝕、清洗等步驟，然后在上面沉積金屬，連接電路。最終一個完整的晶圓就這樣誕生了。切片之后，封裝就變成了芯片。這樣就完成了整個芯片制造流程。

晶片設(shè)計領(lǐng)域短缺的根源

就產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)而言，我國芯片產(chǎn)業(yè)在設(shè)計領(lǐng)域尤其稀缺，其主要原因有三個。首先是教育環(huán)境問題，由于國外技術(shù)封鎖，加上國內(nèi)芯片人才匱乏，所以對于教育方面一直缺乏接觸到世界上最先進芯片設(shè)計思想的人才，自然也就不能培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。

二是對技術(shù)人才缺乏足夠的重視，或者說整個行業(yè)對技術(shù)人才太過冷淡，導(dǎo)致很多技術(shù)人才從硬件產(chǎn)品轉(zhuǎn)向軟件開發(fā)和銷售，這也導(dǎo)致我國的芯片人才缺口一直無法填補。

其三，整個市場都充斥著國外高端芯片，因此國產(chǎn)芯片在許多情況下得不到市場有效的反饋，導(dǎo)致其更新速度非常緩慢，自然也就拖了國產(chǎn)芯片的后腿。

誠然，對于這樣的現(xiàn)狀，目前國家已經(jīng)有了很多應(yīng)對措施。首先，中國制定了“國家千人計劃”，將海外高科技人才引渡回國，引導(dǎo)國內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。在第二個問題上，還是要改變國內(nèi)企業(yè)家的觀念，當(dāng)技術(shù)人員的待遇能在公司中處于領(lǐng)先地位時，這些技術(shù)人才自然也會回流。

至于上一個問題，由于美國對中興的制裁，雖然現(xiàn)在已有所緩和，但中興事件的影響已經(jīng)讓國內(nèi)所有技術(shù)公司都感覺到了威脅，對國內(nèi)芯片行業(yè)也帶來了新的商機，至少可以給國產(chǎn)芯片一個試水的地方，讓它不斷更新。

總結(jié)

一路上，我們的芯片產(chǎn)業(yè)跌跌撞撞，在“漢芯”事件后更是飽受重創(chuàng)，現(xiàn)在一切都處于百廢待興的狀態(tài)，再加上美國創(chuàng)造的大好時機，正是我國芯片產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達的關(guān)鍵機會，相信我們的芯片產(chǎn)業(yè)一定能重獲輝煌。

和公司不同的是，如果國家想要實現(xiàn)偉大的復(fù)興，必須在每一個產(chǎn)業(yè)中都有自己的核心技術(shù)，可以不用第一，但不能不用，而且這個芯片領(lǐng)域的崛起，加上國家的推動，相信將對未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更深遠的影響。