編纂：LRS

【新智元異讀】想學會本人創造CPU嗎？邇來番邦一個小哥手把手熏陶，用19步從石頭前摳出一個CPU來，看完你也不妨本人發端做忽米級CPU！

CPU不只是沙子做的，也是石頭做的！

半半導體財產頂用的最多的是硅元素，而硅元素在地球上的儲量僅次于氧元素，數據表露地球的硅元素含量在28%安排。成績于硅元素宏大的儲量和杰出的半半導體本質，它也就變成了創造集成通路的最特出的原資料。

而戈壁這種能洪量供給沙子的場合天然就變成了優質硅元素的要害根源。

普遍石頭前也重要由二氧化硅、碳酸鈣形成，以是含有硅元素的石頭也不妨被用來做CPU。

邇來番邦一個小哥文案并茂地教你怎樣從一塊石頭發端創造CPU。

開始，咱們要去曠野找一塊愛好的石頭。

第二步，把石頭砸碎。

此刻你就有了純度為98%的二氧化硅了。

第三步，把二氧化硅提煉到99.9%。

暫時重要的提煉本領是將二氧化硅與主焦煤置于1600-1800℃的情況中，將二氧化硅恢復成純度為98%安排的冶金級單質硅，緊接著運用氯化氫連接提煉出99.99%的多晶硅。

固然此時的硅純度仍舊很高，然而其里面凌亂的晶體構造并不符合半半導體的創造，還須要過程進一步提煉、產生恒定普遍樣式的單晶硅。

第四步，連接提煉，直到贏得99.9999999%多晶硅非金屬（polysiliconmetal）。

第六步，把多晶硅錠放入坩堝中。

第六步，將硅片加熱至1698°K，即1424.85攝氏度。須要提防，不要在本人家的灶間烘箱中試驗到達1500度來融化硅。

第七步，取一點單晶硅，將其浸入融化硅（moltensilcon）的缸中。

第八步，漸漸地把單晶硅拉出來直到冷卻。

冷卻后就贏得一個高純度的單晶硅片。

暫時制備單晶硅錠的本領主假如直拉法。在高溫液態化的硅元素里介入籽晶，供給晶體成長的重心，漸漸將晶體進取提高，飛騰同聲以確定速率繞提高軸回旋，再不將硅錠遏制在所需直徑內。中斷時，只有提高單晶硅爐溫度，硅錠就會機動產生一個圓錐形尾部，單晶硅錠的制備就實行了。

第九步，把它切成裂片。

就會贏得少許陳腐的硅晶圓（silconwafer）。

這一步會把制備實行的硅錠切割成1mm厚的圓片，也即是凡是所說的晶圓。因為單晶硅本質寧靜，以是切割東西用的是金剛石鋸，也即是鉆石鋸。

普遍一座晶圓廠能消費的硅晶圓的直徑越大，代辦著這座晶圓廠有更好的本領。其余再有scaling本領不妨將電晶體與導線的尺寸減少，這兩種辦法都不妨在一片晶圓上，創造出更多的硅晶粒，普及品德與貶低本錢。消費晶圓的進程傍邊，良品率也是很要害的目標。

第十步，不妨采用在內里介入少許硼、磷大概其余摻雜劑（dopant）。

由于磷的屬性比擬易爆易爆裂，作家表白并不敢買磷元素，以是用洋火表示一下。

第十一步，把光刻膠（photoresist）放到硅晶圓上。

因為切割出的晶圓外表仍舊不只滑，以是須要過程提防研磨來縮小切割時形成的坎坷不屈的外表。研磨的功夫會用到少許特出的化學液體來對晶圓外表舉行蕩滌，結果拋光。到這一步為止晶圓的制備就算實行了。之后晶圓會棉被服裝進特出的匣子里密封生存輸送。

光刻膠（Photoresist）又稱光致抗蝕劑，是指經過紫外光、電子束、離子束、X射線等的映照或輻射，其融化度爆發變革的耐蝕劑苛刻膜資料。由感光樹脂、增感劑和溶劑3種重要因素構成的對光敏銳的攙和液體。

在光刻工藝進程中，用作抗侵蝕涂層資料。半半導體資料在外表加工日，若沿用符合的有采用性的光刻膠，可在外表上獲得所需的圖像。

第十二步，拿取一塊所需的通路圖案取鉻蝕刻的光刻石英掩模（chromium-etchedphoto-lithographicquartzmask），并向他射一束激光，將通路圖案映照到晶圓上。

第十三步，光遮罩（photo-mask）爆發的暗影場所將會感化硅晶圓外表光刻膠的化學變革，在于于運用的是positive仍舊negative的光刻膠（photoresist）。

光刻膠按其產生的圖像分門別類有正性、負性兩大類。

在光刻膠工藝進程中，涂層暴光、顯電影皇后，暴光局部被融化，未暴光局部留住來，該涂層資料為正性光刻膠。

即使暴光局部被保留住來，而未暴光被融化，該涂層資料為負性光刻膠。

第十四步，介入少許神秘的化學物資來革新（develop）一下光刻膠。

第十五步，用酸（acid）來侵蝕掉硅晶圓表露出來的局部。

第十六步，反復舉行同質外延（homo-epitaxy）、異質外延（hetero-epitaxy）、假外延（pesudo-epitaxy）、分散摻雜（diffusiondoping）、銅互連層（copperinterconnectlayers）、化學板滯拋光（chemicalmechanicalpolishing）、光刻膠運用（photoresistapplication）、酸蝕（acidetching）和光掩模（photomask），直到硅晶圓到達訴求。

而后就實行了硅晶圓的創造。

第十七步，把硅晶圓切成片。

切完片此后即是還沒有包裝起來的硅胎具了（un-packagedsilicondies）。

第十八步，在硅芯片上找到焊盤，并把導線貫穿起來，大概像大普遍新穎處置器一律運用倒裝芯片本領（flip-chip）。

Flipchip又稱倒裝片，是在I/Opad上堆積錫鉛球，而后將芯片翻轉加熱運用熔融的錫鉛球與陶瓷基板相貫串此本領替代慣例打線結合，漸漸變成將來的封裝合流，暫時重要運用于高時脈的CPU、GPU(GraphicProcessorUnit)及Chipset等產物為主。

與COB比擬，該封裝情勢的芯片構造和I/O端（錫球）目標朝下，因為I/O引出端散布于所有芯片外表，故在封裝密度和處置速率上Flipchip已到達高峰，更加是它不妨沿用一致SMT本領的本領來加工，所以是芯片封裝本領及高密度安置的最后目標。

倒裝芯片是一種無引腳構造，普遍含有通路單位。安排用來經過符合數目的坐落其面上的錫球（導熱性黏合劑所掩蓋），在電氣上和板滯上貫穿于通路。

第十九步，運用貫穿線或焊球在芯片組上的引腳和硅模上的焊盤之間供給交流電貫穿。

至此，一塊從石頭中創造獲得的CPU就實行了！

但明顯跟著期間的興盛，新穎CPU的創造越發攙雜，而且每一代新的芯片常常城市變換芯片上的功效，很多要害的詳細和辦法在文中也沒有提到。

固然，那些要害的詳細，比方百般化學用品的因素和濃淡利害常絕密的，不大概在消息、Reddit中看就任何人表露出來。

創造進程中有很多辦法也包括不只一種常用的本領，比方硅的購買根源和純化本領，只須要在探求引擎中探求光刻中的高檔光學（AdvancedOpticsForPhotolithography）、化學堆積納米藥劑（ChemicalDepositionNanofabrication）、光刻計量（LithographicMetrology）就不妨領會到更多實質。

固然課余喜好者沒轍徑自造出來最頂端的納米芯片工藝，但忽米級的課余芯片創造仍舊十分可行的。

在Youtube仍舊有人在教你創造芯片了，依照他的教程不妨本人發端做出少許普通的芯片。

參考材料：

https://blog.robertelder.org/how-to-make-a-cpu/