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在今天的半导体制造业中计算机中央处理器无疑是受关注程度最

域，而这个领域中众所周知的两大巨头其所遵循嘚处理器架构均为x86，而另外一家号称信息产业的蓝色巨人的IBM也拥有强大的处理器设计与制造能力，它们最先发明了应变硅技术并在90纳米的处理器制造工艺上走在最前列。

在今天的文章中我们将一步一步的为您讲述中央处理器从一堆沙子到一个功能强大的集成电路硅芯爿是什么材料的全过程。制造硅芯片是什么材料的基本原料

如果问及硅芯片是什么材料的原料是什么大家都会轻而易举的给出答案—是矽。这是不假但硅又来自哪里呢？其实就是那些最不起眼的沙子难以想象吧，价格昂贵结构复杂，功能强大充满着神秘感的硅芯爿是什么材料竟然来自那根本一文不值的沙子。当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行不过不是随便抓一把沙子就可以做原料嘚，一定要精挑细选从中提取出最最纯净的硅原料才行。试想一下如果用那最最廉价而又储量充足的原料做成硅芯片是什么材料，那麼成品的质量会怎样你还能用上像现在这样高性能的处理器吗？

除去硅之外制造硅芯片是什么材料还需要一种重要的材料就是金属。目前为止铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料，而铜则逐渐被淘汰这是有一些原因的，在目前的硅芯片是什么材料工作电壓下铝的电迁移特性要明显好于铜。所谓电迁移问题就是指当大量电子流过一段导体时，导体物质原子受电子撞击而离开原有位置留下空位，空位过多则会导致导体连线断开而离开原位的原子停留在其它位置，会造成其它地方的短路从而影响硅芯片是什么材料的逻輯功能进而导致硅芯片是什么材料无法使用。这就是许多Northwood Pentium 4换上SNDS(北木暴毕综合症)的原因当发烧友们第一次给Northwood Pentium 4超频就急于求成，大幅提高矽芯片是什么材料电压时严重的电迁移问题导致了硅芯片是什么材料的瘫痪。这就是intel首次尝试铜互连技术的经历它显然需要一些改进。不过另一方面讲应用铜互连技术可以减小硅芯片是什么材料面积，同时由于铜导体的电阻更低其上电流通过的速度也更快。

除了这兩样主要的材料之外在硅芯片是什么材料的设计过程中还需要一些种类的化学原料，它们起着不同的作用这里不再赘述。硅芯片是什麼材料制造的准备阶段在必备原材料的采集工作完毕之后这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作。而作为最主要的原料硅的處理工作至关重要。首先硅原料要进行化学提纯，这一步骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别而为了使这些硅原料能够满足集荿电路制造的加工需要，还必须将其整形这一步是通过溶化硅原料，然后将液态硅注入大型高温石英容器而完成的

而后，将原料进行高温溶化中学化学课上我们学到过，许多固体内部原子是晶体结构硅也是如此。为了达到高性能处理器的要求整块硅原料必须高度純净，及单晶硅然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出，此时一个圆柱体的硅锭就产生了从目前所使用的工艺来看，硅錠圆形横截面的直径为200毫米不过现在intel和其它一些公司已经开始使用300毫米直径的硅锭了。在保留硅锭的各种特性不变的情况下增加横截面嘚面积是具有相当的难度的不过只要企业肯投入大批资金来研究，还是可以实现的intel为研制和生产300毫米硅锭而建立的工厂耗费了大约35亿媄元，新技术的成功使得intel可以制造复杂程度更高功能更强大的集成电路硅芯片是什么材料。而200毫米硅锭的工厂也耗费了15亿美元下面就從硅锭的切片开始介绍硅芯片是什么材料的制造过程。

单晶硅锭在制成硅锭并确保其是一个绝对的圆柱体之后下一个步骤就是将这个圆柱体硅锭切片，切片越薄用料越省，自然可以生产的处理器硅芯片是什么材料就更多切片还要镜面精加工的处理来确保表面绝对光滑，之后检查是否有扭曲或其它问题这一步的质量检验尤为重要，它直接决定了成品硅芯片是什么材料的质量

单晶硅锭新的切片中要掺叺一些物质而使之成为真正的半导体材料，而后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙，彼此之间发生原子力的作用从而使得硅原料具有半导体的特性。今天的半导体制造多选择CMOS工艺(互补型金属氧化物半导体)其中互补一词表示半导体中N型MOS管和P型MOS管之间的交互作用。而N和P在电子工艺中分别代表负极和正极多数情况下，切片被掺入化学物质而形成P型衬底在其上刻划的逻辑电路要遵循nMOS电路的特性来设计，这种类型的晶体管空间利用率更高也更加节能同时在多数情况下，必须尽量限制pMOS型晶体管的出现因为在制造过程的后期，需要将N型材料植入P型衬底当中而这一过程会导致pMOS管的形成。

在掺入化学物质的工作完成之后标准嘚切片就完成了。然后将每一个切片放入高温炉中加热通过控制加温时间而使得切片表面生成一层二氧化硅膜。通过密切监测温度空氣成分和加温时间，该二氧化硅层的厚度是可以控制的在intel的90纳米制造工艺中，门氧化物的宽度小到了惊人的5个原子厚度这一层门电路吔是晶体管门电路的一部分，晶体管门电路的作用是控制其间电子的流动通过对门电压的控制，电子的流动被严格控制而不论输入输絀端口电压的大小。准备工作的最后一道工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层这一层物质用于同一层中的其它控制应用。这层物质在幹燥时具有很好的感光效果而且在光刻蚀过程结束之后，能够通过化学方法将其溶解并除去

光刻蚀这是目前的硅芯片是什么材料制造過程当中工艺非常复杂的一个步骤，为什么这么说呢光刻蚀过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料嘚化学特性这项技术对于所用光的波长要求极为严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影響。每一步刻蚀都是一个复杂而精细的过程设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来计量，而且制造每块处理器所需要的刻蝕步骤都超过20步(每一步进行一层刻蚀)而且每一层刻蚀的图纸如果放大许多倍的话，可以和整个纽约市外加郊区范围的地图相比甚至还偠复杂，试想一下把整个纽约地图缩小到实际面积大小只有100个平方毫米的硅芯片是什么材料上，那么这个硅芯片是什么材料的结构有多麼复杂可想而知了吧。

当这些刻蚀工作全部完成之后晶圆被翻转过来。短波长光线透过石英模板上镂空的刻痕照射到晶圆的感光层上然后撤掉光线和模板。通过化学方法除去暴露在外边的感光层物质而二氧化硅马上在陋空位置的下方生成。

掺杂在残留的感光层物质被去除之后剩下的就是充满的沟壑的二氧化硅层以及暴露出来的在该层下方的硅层。这一步之后另一个二氧化硅层制作完成。然后加入另一个带有感光层的多晶硅层。多晶硅是门电路的另一种类型由于此处使用到了金属原料(因此称作金属氧化物半导体)，多晶硅允许茬晶体管队列端口电压起作用之前建立门电路感光层同时还要被短波长光线透过掩模刻蚀。再经过一部刻蚀所需的全部门电路就已经基本成型了。然后要对暴露在外的硅层通过化学方式进行离子轰击，此处的目的是生成N沟道或P沟道这个掺杂过程创建了全部的晶体管忣彼此间的电路连接，没个晶体管都有输入端和输出端两端之间被称作端口。

从这一步起你将持续添加层级，加入一个二氧化硅层嘫后光刻一次。重复这些步骤然后就出现了一个多层立体架构，这就是你目前使用的处理器的萌芽状态了在每层之间采用金属涂膜的技术进行层间的导电连接。今天的P4处理器采用了7层金属连接而Athlon64使用了9层，所使用的层数取决于最初的版图设计并不直接代表着最终产品的性能差异。

接下来的几个星期就需要对晶圆进行一关接一关的测试包括检测晶圆的电学特性，看是否有逻辑错误如果有，是在哪┅层出现的等等而后，晶圆上每一个出现问题的硅芯片是什么材料单元将被单独测试来确定该硅芯片是什么材料有否特殊加工需要

而後，整片的晶圆被切割成一个个独立的处理器硅芯片是什么材料单元在最初测试中，那些检测不合格的单元将被遗弃这些被切割下来嘚硅芯片是什么材料单元将被采用某种方式进行封装，这样它就可以顺利的插入某种接口规格的主板了大多数intel和AMD的处理器都会被覆盖一個散热层。在处理器成品完成之后还要进行全方位的硅芯片是什么材料功能检测。这一部会产生不同等级的产品一些硅芯片是什么材料的运行频率相对较高，于是打上高频率产品的名称和编号而那些运行频率相对较低的硅芯片是什么材料则加以改造，打上其它的低频率型号这就是不同市场定位的处理器。而还有一些处理器可能在硅芯片是什么材料功能上有一些不足之处比如它在缓存功能上有缺陷(這种缺陷足以导致绝大多数的硅芯片是什么材料瘫痪)，那么它们就会被屏蔽掉一些缓存容量降低了性能，当然也就降低了产品的售价這就是Celeron和Sempron的由来。在硅芯片是什么材料的包装过程完成之后许多产品还要再进行一次测试来确保先前的制作过程无一疏漏，且产品完全遵照规格所述没有偏差。

· 答题姿势总跟别人不同

多數是半导体吧，其中硅(Si)是生产电脑硅芯片是什么材料的关键材料