能卡我國脖子的芯片，是怎么生產出來的？我國被卡在哪了？

能卡我國脖子的芯片，到底為什么這么難制造？我國到底卡在了哪個環節，你知道嗎？

芯片，又稱為集成電路、微電路，是當今世界最重要的精密元器件，廣義上包括邏輯芯片、存儲芯片、模擬芯片、射頻芯片等多種類型。它們廣泛應用于手機、計算機、汽車、醫療設備、家用電器等場景，未來的機器人、低空經濟的崛起，也離不開芯片。

所有這些領域，要么是引領整個未來科技的，要么是和我們的生活息息相關的，其重要性都不言而喻。作為支撐它們發展的芯片，更是絕對不可或缺的技術。

了解計算機基礎的朋友都知道，別看計算機的功能非常豐富，其實說到底，全都是通過二進制的“1”和“0”實現的。而這個二進制，則是通過海量的微電子開關的“開”和“關”來輸入信號的。這里提到的開關，就是晶體管。

芯片的尺寸是有限的，否則制造出來的設備就會極其笨重，失去了使用價值。芯片性能提升的核心在于晶體管密度的提升，也就是常說的“制程工藝”，例如7nm、5nm、3nm等。也就是說，同樣大小的芯片，晶體管越小，容納的數量就越多，芯片性能也就越強。

這么說，是不是就好理解一點了？

基本原理懂了之后，我們就進一步深入地了解一下，芯片到底是怎么造出來的。

制造芯片，需要一種重要的化學物質——硅。由硅制成的半導體，是整個芯片的基礎，就像是一座大樓的地基一樣，決定了整個建筑的穩定性。通過其特殊的性質，技術人員可以精確控制其特定區域的導電性，從而制造出能夠開關的
晶體管
。如果是絕緣體或者是優良的導體，是無法實現這種精細控制的。

硅礦在被采集之后，會在一系列工藝之后被大幅提高純度，再經過切片、拋光、清洗等流程，得到光滑、平整、無污染的晶圓表面，這一階段稱為“硅片制造”，是整個芯片的“地基”，后續的芯片就要在此基礎上制造。

不過，芯片到底要做成什么樣的，需要購買芯片的企業自行設計。比如蘋果、英偉達、高通、聯發科這樣的企業，首先要按照代工企業的模式，設計好想要的芯片，把設計好的方案給到下游企業。

拿到這些方案后，芯片制造商就可以開工了。

首先，相關廠商需要通過熱氧化的方式，在晶圓表面生長一層極薄的二氧化硅膜，用作絕緣層或柵介質。這個過程相當于給晶圓表面“穿上絕緣衣”，隔開不同功能區，防止電流串擾。

接下來，晶圓會經歷薄膜沉積的過程，也就是在晶圓表面沉積各種功能薄膜，如導電層（金屬）、介電層（絕緣）或阻擋層。這一步，是用來在晶圓表面“堆材料”，形成導電、絕緣或屏蔽層，為電路構建三維結構打基礎。

第三步，就是光刻的過程，這是非常關鍵的一步，也是我國被卡脖子的關鍵一步。因為芯片的重要部分——晶體管，并不是制造出來再安裝上去的，而是通過光刻的方式刻出來的。廠商會先在其表面涂上光刻膠，然后將電路圖案從掩模精確投影到晶圓表面的光刻膠層中。隨后通過曝光和顯影的過程，形成電路。

參與這一步的重要設備，叫光刻機。目前世界上最先進的光刻機廠商，就是荷蘭的阿斯麥（ASML），這是全球唯一的極紫外線（EUV）光刻機供應商。幾乎所有7納米及以下的芯片晶圓，都必須通過這種設備才能生產出來。

這樣一臺機器，可以買到幾千萬甚至好幾億美元！即便如此，由于卡脖子的因素，我們就算加錢買，人家也不賣。所以，在光刻機方面盡快實現突破，是我國目前的重點之一。

第四步叫刻蝕，也就是去除未被光刻膠保護的材料部分，保留下圖案區域，屬于第三部的后續步驟。

第五步是離子注入 / 摻雜，主要是將雜質原子（如硼、磷、砷）打入硅中，形成 n 型或 p 型區域，以調控晶體管電特性。

需要注意的是，這一系列過程不是一次性就能完全達到目的的，需要多次循環。因此，在第六步中，廠商還需要進行化學機械拋光，在多層工藝中使表面重新平整，為下一次光刻創造平面。

再然后，就是金屬互聯，通過金屬布線把晶體管互相連接起來，形成完整的電路網絡，使得這些晶體管可以相互配合輸入或輸出指令。

最后一步，就是檢驗與測量，也就是在各關鍵步驟之后檢測是否有缺陷、厚度誤差、圖案偏移等。

經過多次的循環工序，芯片才能制作完成。不過，這也只是完成了前端的工作。我國寶島著名的芯片生產企業臺積電，主要就是完成這個工作的。

要知道，芯片不是一枚一枚制造的，而是在同一塊晶圓上同時刻蝕大量的電路。在后端工序中，就需要對它進行切割，才會形成一片片單獨的芯片。

在切割之后，還有鍵合、封裝成型以及測試等工序。鍵合就是給芯片加上引腳、封裝基板；封裝成型就是給芯片加上外殼；測試就是檢測功能、電性能、可靠性等。上述過程，合稱為封測。等到封測工作結束后，芯片就可以賣給下游企業，焊接到各種設備上了。

在封測這一步，我國的大陸企業還是有一些比較優秀的翹楚，在世界范圍內也已經達到先進水準了。

總的來說，我國受制約比較大的環節，第一個是EDA工具，也就是用來設計先進芯片的工具；第二個是光刻機，即便是最先進的自主光刻機，和阿斯麥也有不止一代的差距，只能在成熟制程方面在國際上保持一定的競爭力；光刻過程中用到的光刻膠、光刻氣體、顯影液等材料，我國同樣只能在高端之下有一定的競爭力。

總之，芯片制造是一個十分復雜的工程，對于任何一個國家來說，以一己之力完成全產業鏈的領先，都是極其困難的。

但話說回來，這么難的事，如果天底下只有一個國家能實現，大概也就是我國了吧。雖然道路依然曲折，終點依舊遙遠，但只要我們堅持走下去，相信總有一天可以實現完全的獨立自主，領先全球。