IC科普 | 一颗芯片是如何诞生的？

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从沙子到芯片，这是一个复杂且精密的过程。首先，将沙子经过提纯和高温处理，形成高纯度的单晶硅棒。这一步骤对硅原料的纯度要求极高，每一百万个硅原子中只能有1个杂质原子，因此需要反复多次提纯，直至达到99.9999%的纯度。然后，通过切割单晶硅棒得到晶圆，晶圆直径越大，难度越大，但也能切割出更多芯片。接下来，晶圆还需经过研磨、抛光、清洗等工序，使其表面如同镜面般洁净平整，为后续刻制电路做好准备。

集成电路的制造如同建造城市，首先需要将设计好的电路以堆叠形式集成在晶圆上。这一步骤涉及多个关键工艺：光刻、刻蚀和掺杂。光刻是芯片制造的核心工序，通过在晶圆上涂抹光刻胶，将电路图案曝光在紫外线之下，形成每一层电路图形。刻蚀技术则通过化学反应或物理作用，将晶圆上未被光刻胶覆盖的部分去除，留下电路结构。最后，通过掺杂工艺，将所需杂质可控数量地注入到晶圆的特定区域，改变半导体的电学性能，形成N区或P区。在这些步骤完成后，晶圆将通过磨平、形成电极、晶圆测试等步骤，最终切割成独立的芯片。

封装是芯片完成后的最后一个步骤，通过将芯片的焊区与封装的外引脚连接，并使用绝缘材料外壳将芯片打包，从而保护芯片性能，便于运输，并实现芯片组件/电路模块的互连。最后，对封装后的芯片进行测试，包括老化测试、成品检测和可靠性测试，以剔除不良品，确保最终产出的芯片产品符合标准。

至此，一颗芯片从无到有，经历了从沙子到单晶硅棒，从单晶硅棒到晶圆，从晶圆到芯片，再到封装与测试的全过程。这一系列复杂且精密的步骤，造就了我们日常生活中不可或缺的芯片产品。

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