制造芯片首先需要進(jìn)行ic設(shè)計(jì)，ic設(shè)計(jì)需要工程師擁有很強(qiáng)的專業(yè)能力，需要無數(shù)的實(shí)驗(yàn)。

    有時(shí)候?yàn)榱蓑?yàn)證一個(gè)猜想就需要進(jìn)行上百次的實(shí)驗(yàn)，每一次實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行一次芯片的制造，所需要花費(fèi)的資金無以計(jì)數(shù)，并不是一朝一夕可以實(shí)現(xiàn)的。

    但是方浩擁有完整的芯片設(shè)計(jì)圖，這些圖紙?jiān)?3世紀(jì)科技星球都是古董般的存在，但是在這個(gè)世界都是一等一的頂尖科技。

    輝煌科技準(zhǔn)備制造一款嵌入式處理器，代號(hào)輝煌一號(hào)，這種芯片采用arm架構(gòu)，仿制23世紀(jì)的型號(hào)彩虹處理器，是23世紀(jì)科技星球兩百年前有名的主控芯片，甚至超過了pc端的cpu，它的推出當(dāng)時(shí)震撼了整個(gè)科技界。

    里面的一些硬件設(shè)計(jì)原理都是非常新的東西，比如阻抗匹配，放大參數(shù)設(shè)計(jì)等等，這款芯片比現(xiàn)在地球上的芯片設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)十多年左右。

    雖然有圖紙，但是將這些圖紙變成現(xiàn)實(shí)還需要這些工程師的努力研究，電路里面的參數(shù)還需要他們一一計(jì)算。

    方浩并不打算直接把這些圖紙送給輝煌科技，而是通過暗中傳輸記憶傳授的方式啟發(fā)里面有潛力的人，讓他們共同參與，完成ic版圖的設(shè)計(jì)。

    國(guó)產(chǎn)芯片中比較有代表性的是龍芯，2001年由中科院計(jì)算機(jī)所成立課題組研制，花了16年時(shí)間，耗費(fèi)了1.8萬(wàn)億資金，在2017年發(fā)布龍芯3號(hào)，但由于微結(jié)構(gòu)上的差距，龍芯基本只能達(dá)到英特爾和amd芯片性能的35%左右。

    性能差距如此大，耗費(fèi)時(shí)間如此長(zhǎng)，但龍芯還不算完全自主研發(fā)的cpu。

    龍芯是花錢買了mips公司的結(jié)構(gòu)授權(quán)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)創(chuàng)新。

    世界上有能力設(shè)計(jì)生產(chǎn)電腦cpu的國(guó)家僅有美國(guó)、臺(tái)灣省，有能力設(shè)計(jì)生產(chǎn)手機(jī)soc芯片的國(guó)家數(shù)量會(huì)在中國(guó)、美國(guó)的基礎(chǔ)上增加韓國(guó)。

    國(guó)產(chǎn)cpu還沒有完全自主研發(fā)設(shè)計(jì)的，如果追根溯源，國(guó)產(chǎn)cpu的設(shè)計(jì)大致有以下幾種：

    破解、打磨別人的cpu，典型的如漢芯，大家可自行網(wǎng)絡(luò)搜索；

    獲得別人授權(quán)，在此基礎(chǔ)上加入自己的設(shè)計(jì)，典型如華為海思，獲得arm授權(quán)后，再自行設(shè)計(jì)，蘋果、三星、高通和聯(lián)發(fā)科也是如此，但蘋果、高通的二次”魔改“能力要高一些。

    直接買全套方案，代表有超算太湖之光用的申威系列cpu，購(gòu)買結(jié)構(gòu)授權(quán)，再?gòu)纳系较伦灾髟O(shè)計(jì)，比如龍芯cpu，雖然不是完全自主研發(fā)設(shè)計(jì)，但絕大部分是自己的東西。

    還有一個(gè)問題，造出芯片之后需要占據(jù)市場(chǎng)，更重要的是可以建立市場(chǎng)生態(tài)，而芯片是一種精密元件，一個(gè)芯片的性能可以直接影響一款產(chǎn)品，如果沒有100%的可靠性，市場(chǎng)是不會(huì)采購(gòu)這種芯片的。

    英特爾之所以成為x86架構(gòu)cpu霸主，關(guān)鍵是因?yàn)樗晒?gòu)建了x86架構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手想另起爐灶搞其它架構(gòu)的cpu，沒有人會(huì)買，產(chǎn)品賣不出去，賺不到錢，企業(yè)只能關(guān)門。

    這也是國(guó)產(chǎn)芯片需要購(gòu)買授權(quán)的原因，加入對(duì)方市場(chǎng)生態(tài)的原因，可是需要繳納高額的授權(quán)費(fèi)。

    可以這么說，如果沒有專利權(quán)和授權(quán)費(fèi)，歐美國(guó)家的高福利社會(huì)將會(huì)難以為繼，因?yàn)樗麄兊母＠蠖际峭ㄟ^技術(shù)授權(quán)和專利掠奪窮國(guó)而來的

    芯片只要加入市場(chǎng)生態(tài)，設(shè)計(jì)就不算難，全球芯片設(shè)計(jì)公司最多曾超過100家，經(jīng)過優(yōu)勝劣汰，現(xiàn)在也有五六十家。

    而芯片制造的廠家，現(xiàn)在不超過十家，第一梯隊(duì)三家：英特爾、臺(tái)積電和三星，基本形成寡頭壟斷格局。

    國(guó)產(chǎn)芯片的短板不在設(shè)計(jì)、封裝和測(cè)試，就在生產(chǎn)上。

    和臺(tái)積電等巨頭相比，國(guó)產(chǎn)芯片生產(chǎn)制程工藝至少落后三代，在芯片代工生產(chǎn)市場(chǎng)，落后一代就意味著淘汰，落后三代就等于是廢物。

    其次還有瓦森納協(xié)定，瓦森納協(xié)定卡住了全世界的脖子，中國(guó)雖然科技實(shí)力雄厚，人才不缺乏，可是沒有下面五家設(shè)備制造商的設(shè)備，是不可能制造出先進(jìn)芯片的。

    中國(guó)的廠商向五大設(shè)備制造商下單，購(gòu)買到的也只是五年前的設(shè)備。

    可以這么說，雖然新中國(guó)成立了快八十年，但是仍舊沒有從國(guó)外的壓迫中脫離，而罪魁禍?zhǔn)拙褪前倌昵暗臐M清政府和國(guó)共戰(zhàn)爭(zhēng)。

    滿清閉關(guān)鎖國(guó)，國(guó)共戰(zhàn)爭(zhēng)自相殘殺，使得國(guó)家落后了發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)资?，產(chǎn)生的惡果由百姓來買單。

    如今的百姓薪水僅僅只有歐美的五分之一，生活也十分困苦，并不是國(guó)家的問題，而是因?yàn)樨?cái)富被歐美掠奪。

    僅僅進(jìn)口芯片就是兩千億美元，而整個(gè)國(guó)家的財(cái)富才三十萬(wàn)億美元，如果加上精密儀器，高端材料，耗費(fèi)的將會(huì)是天文數(shù)字。

    由于瓦森納協(xié)定限制，中國(guó)只能購(gòu)買五年前的設(shè)備，如果拿到的是是技術(shù)落后五年的設(shè)備，想要制造先進(jìn)芯片就是做夢(mèng)。

    全球瓦森納協(xié)定一共有五大半導(dǎo)體設(shè)備制造商：

    1.韓國(guó)am公司，前身是阿爾法精工株式會(huì)社，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體、平板顯示和太陽(yáng)能光伏行業(yè)精密材料工程解決方案供應(yīng)商，是韓國(guó)高精度機(jī)械設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品應(yīng)用于工件的精磨、研磨、切割、和拋光，保持著低故障率和易維護(hù)性。

    2.荷蘭asml高端光刻機(jī)制造商，集合近乎完美的德國(guó)機(jī)械工藝以及世界頂級(jí)光學(xué)廠商德國(guó)蔡司鏡頭，再加上美國(guó)提供的光源，asml迅速發(fā)展，高端光刻機(jī)市場(chǎng)基本被壟斷，為半導(dǎo)體生產(chǎn)商提供光刻機(jī)及相關(guān)服務(wù)，在極紫外光(euv)領(lǐng)域，目前處于壟斷地位，曾經(jīng)一臺(tái)高端設(shè)備賣到了5億歐元，而且有錢都要排隊(duì)到十年后。

    3.lam research，電漿蝕刻設(shè)備商，主要設(shè)計(jì)、制造、銷售、維修及服務(wù)使用于積體電路制造的半導(dǎo)體處理設(shè)備，包括客戶服務(wù)、備用零件的供應(yīng)、產(chǎn)品升級(jí)、產(chǎn)品蝕刻、沉積、去除光阻及清潔等服務(wù)，并還制造、銷售一系列的研磨、疊置及精密拋光等設(shè)備。

    4.kla-tencor，圖案光罩檢測(cè)的主要供應(yīng)商，為半導(dǎo)體制造商提供光罩檢測(cè)系統(tǒng)，用于工藝開發(fā)和批量生產(chǎn)過程中的缺陷檢測(cè)、原料檢測(cè)、設(shè)備監(jiān)控和進(jìn)程控制。

    5.dainippon s，后道檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)，致力于集成電路測(cè)試技術(shù)的開發(fā)，擁有種類完善的半導(dǎo)體后道測(cè)試臺(tái)和分選機(jī)，在主要的三種清洗設(shè)備市場(chǎng)中，迪恩士都是當(dāng)之無愧的龍頭。在單晶圓清洗設(shè)備市場(chǎng)，迪恩士市場(chǎng)占有率高達(dá)54.9%；自動(dòng)清洗臺(tái)由于技術(shù)門檻相對(duì)較低，市場(chǎng)參與者較多，但是迪恩士市場(chǎng)占有率仍達(dá)到了50%以上；而在洗刷機(jī)市場(chǎng)迪恩士也有著60%-70%的市場(chǎng)占有率，可以說迪恩士是清洗設(shè)備市場(chǎng)中當(dāng)之無愧的龍頭。

    如果沒有主神空間，方浩技術(shù)再?gòu)?qiáng)也沒有信心制造世界一流的芯片，打造一個(gè)壟斷全世界的芯片產(chǎn)業(yè)，光是瓦森納協(xié)定就可以卡住輝煌科技的脖子。

    光刻機(jī)這些設(shè)備在現(xiàn)代社會(huì)是有錢都買不到的高科技物品，可是在23世紀(jì)中并不算什么，有很多設(shè)備可可以替代，比如1納米工藝的3d打印機(jī)，這種可以打印1納米大小的設(shè)備完全可以打印出7納米制程的cpu，只是效率無法比得上光刻機(jī)，不過做打印芯片做研究是可以了。

    ic 芯片全名積體電路，它是將設(shè)計(jì)好的電路，以堆疊的方式組合起來，藉由這個(gè)方法，我們可以減少連接電路時(shí)所需耗費(fèi)的面積。

    由此可見，芯片制造其實(shí)就是進(jìn)行原子級(jí)別的制造，精度要求非?？量?，這也是為什么國(guó)內(nèi)無法生產(chǎn)cpu的原因。

    芯片在結(jié)構(gòu)上分為三層。

    第一，晶圓層。

    從 ic 芯片的 3d 剖面圖來看，底部的部分就是晶圓，晶圓基板在芯片中扮演地基的角色。

    第二，邏輯閘層。

    在 ic 電路中，晶圓上面的部分叫做邏輯閘層，它是整顆 ic 中最重要的部分，藉由將多種邏輯閘組合在一起，完成功能齊全的 ic 芯片，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

    第三，連接層。

    邏輯閘上面還有一層連接層，不會(huì)有太復(fù)雜的構(gòu)造，這一層的目的是將邏輯閘需要連接的部分相連在一起，相當(dāng)于導(dǎo)線。

    芯片中通常需要很多層連接層，是因?yàn)橛刑嗑€路要連結(jié)在一起，在單層無法容納所有的線路下，就要多疊幾層來達(dá)成這個(gè)目標(biāo)了。在這之中，不同層的線路會(huì)上下相連以滿足接線的需求。

    如果要以油漆噴罐做精細(xì)作圖時(shí)，我們需先割出圖形的遮蓋板，蓋在紙上，接著再將油漆均勻地噴在紙上，待油漆乾后，再將遮板拿開。

    不斷的重復(fù)這個(gè)步驟后，便可完成整齊且復(fù)雜的圖形。制造 ic 就是以類似的方式，藉由遮蓋的方式一層一層的堆疊起來。

    芯片在制造過程中分為四種步驟，雖然實(shí)際制造時(shí)，制造的步驟會(huì)有差異，使用的材料也有所不同，但是大體上皆采用類似的原理。

    這個(gè)流程和油漆作畫有些許不同，ic 制造是先涂料再加做遮蓋，油漆作畫則是先遮蓋再作畫。

    第一步，金屬濺鍍：將欲使用的金屬材料均勻?yàn)⒃诰A片上，形成一薄膜。

    第二步，涂布光阻：先將光阻材料放在晶圓片上，透過光罩，將光束打在不要的部分上，破壞光阻材料結(jié)構(gòu)。接著，再以化學(xué)藥劑將被破壞的材料洗去。

    第三步，蝕刻技術(shù)：將沒有受光阻保護(hù)的硅晶圓，以離子束蝕刻。

    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。

    最后便會(huì)在一整片晶圓上完成很多 ic 芯片，接下來只要將完成的方形 ic 芯片剪下，便可送到封裝廠做封裝。