就在昨日，華為聯(lián)合中央廣播電視總臺(tái)以及中國(guó)聯(lián)通在吉林長(zhǎng)春?jiǎn)?dòng)5G網(wǎng)絡(luò)VR實(shí)時(shí)傳輸測(cè)試，為春晚長(zhǎng)春分會(huì)場(chǎng)5G直播提供技術(shù)驗(yàn)證，這是華為繼本月13日成功實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)4K超高清電視傳輸后的又一重要測(cè)試，也意味著我們將在5G技術(shù)的支持下觀看春晚！好不揚(yáng)眉吐氣！
本月，華為還先后發(fā)布了三款5G芯片，一個(gè)是鯤鵬920（服務(wù)器芯片），一個(gè)是天罡芯片（業(yè)界首款5G基站核心芯片），還有一個(gè)是巴龍5000（5G多模終端芯片），可以說是直接用實(shí)力回?fù)?018年下半年以來(lái)一些國(guó)家包含美國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)對(duì)華為5G設(shè)備的質(zhì)疑。這是華為對(duì)于美國(guó)聲稱“華為有安全威脅”等莫須有的“罪名”的實(shí)力回?fù)簦?/p>
不管怎么著，5G的商用都離不開5G芯片。以后，我們的手機(jī)要想用上5G技術(shù)，里面也少不了一塊5G基帶芯片。而這一塊塊芯片，在不久的將來(lái)，或?qū)⑷渴恰爸袊?guó)制造”，也就是，5G手機(jī)都將采用“中國(guó)芯”！
這一說到“中國(guó)芯”，必然少不了這芯片中用到的半導(dǎo)體材料——單晶硅。話說，這單晶硅可以是從大沙漠中來(lái)的，那就是，沙漠中，數(shù)量上足以碾壓一切的存在——沙子。那么，你們是否會(huì)好奇，到底沙子是怎么蛻變成芯片的呢？
其實(shí)，從成分來(lái)看，沙子的主要成分是二氧化硅，并不是能夠直接用于芯片中的硅的單晶體。這些沙子首先要進(jìn)熔爐“重塑一下自我”。
在這過程中，沙子們被還原成了純度達(dá)98%的硅錠。而后，還要進(jìn)行進(jìn)一步的精煉，也就是要通過反復(fù)的酸化和蒸餾從而將它們提煉成純度達(dá)99.9999999%的純硅錠才行！這說明了，芯片，明顯地，容不得半點(diǎn)沙子（雜質(zhì)）。
而這些純硅錠也不是就能夠直接用于CPU了，還要把它們變成單晶硅棒。這過程采用的是“直拉法”工藝——純硅錠被拉著邊旋轉(zhuǎn)上升，邊冷卻而成。在成為一根優(yōu)質(zhì)的單晶硅棒后，還要將頭尾（性能比較不好）部分剁去。接著呢，還要被“削皮”，也就是進(jìn)行外徑研磨，以達(dá)到指定的尺寸，通常是8英寸/12英寸。據(jù)悉，這單晶硅棒的直徑越大，最終生產(chǎn)所得的單個(gè)芯片的生產(chǎn)成本也越低。但同時(shí)，對(duì)加工技術(shù)的要求也越高。
然后，還要經(jīng)歷一番“片皮鴨”的遭遇，也就是切片。磨鋸聲起，單晶硅棒就變成了一片片薄又平的圓片。然后呢，為了讓它們變得比家用鏡子還要“亮”上個(gè)一百倍，這時(shí)候，還要通過物理磨削和拋光。然后，它們就成了一個(gè)個(gè)單晶硅片。
自此，單晶硅片便被隔絕了，嚴(yán)禁接觸任何的灰塵，并被隔塵載具接到一個(gè)超潔凈的車間。據(jù)說，這里的水和空氣都經(jīng)過好多級(jí)的過濾……也不知道是不是上輩子五行缺火還是咋地，單晶硅圓片們還得再一次進(jìn)爐子（烤爐），進(jìn)行表面氧化。然后，它們的表面形成了一層均勻的氧化膜。
再然后，就是涂布光刻膠了。在這過程中，它們的表面被均勻地噴淋了一層“光刻膠”保護(hù)層。據(jù)說，這膠能保護(hù)它們的表面不被刻蝕試劑腐蝕，然而，它有個(gè)弱點(diǎn)——一遇到紫外線就“變質(zhì)”，水再?zèng)_一下就沒了。
緊接著，是光刻顯影。專家們抓住了光刻膠的弱點(diǎn)。他們?cè)谒鼈兊纳砩贤嫫鹆恕巴队啊庇螒?，也就是將設(shè)計(jì)好的微電路投影在單晶硅片身上。光刻膠變成了電路的形狀。
而后，就是濕法蝕刻。它們被一個(gè)個(gè)地浸泡到刻蝕試劑中，然后，身上沒被光刻膠保護(hù)的部分，表面的氧化膜漸漸被腐蝕掉，硅基底就裸露了，接著，也變成了電路的形狀。在電路成功轉(zhuǎn)錄到單晶硅圓片們的身上之后，光刻膠就沒用了，自然只有一條路走——被徹底清掉。據(jù)悉，光刻和蝕刻的制程和晶圓變成芯片后的性能密切相關(guān)。而且，一般情況下，晶圓被刻得越精細(xì)，芯片的性能就越好。
還沒結(jié)束呢，這時(shí)候，還要進(jìn)行離子注入以改變單晶硅圓片表層的極性。該過程主要是通過離子束將摻雜離子注入硅基底，而后，再進(jìn)行一下熱處理讓這些外來(lái)離子穩(wěn)定下來(lái)，以得到一個(gè)成熟的晶圓，就是表面有數(shù)十億個(gè)微小晶體管的晶圓。
接著，再進(jìn)行沉積度銅工藝。鍍上銅后，還要再次經(jīng)歷表面磨削、光刻、蝕刻等過程，將鍍好的銅分割成細(xì)小的導(dǎo)線，進(jìn)而將晶體管連接起來(lái)。終于，到了最后一步——芯片封裝。在這過程中，晶圓們被分割成一個(gè)個(gè)集成電路裸片。在通過電路測(cè)試后，和散熱片、底板等部件被封裝到了一起，就此，晶圓成了芯片。到此，你們是不是有點(diǎn)兒了解了硅，這地球上儲(chǔ)量最豐富的材料之一了呢。
說到芯片，讓人聯(lián)想到的還挺多，比如，半導(dǎo)體芯片制造中不可缺少的材料——高純金屬材料制造的濺射靶材，例如，高純鎢靶材、高純鉬靶材以及高純鈦靶材等。據(jù)悉，能夠生產(chǎn)超高純金屬濺射靶材全球只有四家，其中一家就在中國(guó)。也有數(shù)據(jù)表明，全球近三百家芯片公司中的九成以上采用了該家公司生產(chǎn)的超純金屬靶材，穩(wěn)穩(wěn)地打破了日本和美國(guó)的壟斷。
此外，還得說說刻蝕機(jī)，這半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)必不可少的機(jī)器，以及早已名震美國(guó)的為中國(guó)填補(bǔ)了等離子體刻蝕機(jī)空白的原美國(guó)應(yīng)用材料總公司副總裁尹志堯。即使有著硅谷最成功的華人之一的名頭，尹老還是毅然放棄一切，于2004年回國(guó)創(chuàng)業(yè)。因技術(shù)保護(hù)的原因，他只能帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，一切從零開始。而他們僅用了3年時(shí)間，就為中國(guó)填補(bǔ)了等離子體刻蝕機(jī)的空白。接著，在2012年，我國(guó)自主生產(chǎn)制造的用于32nm至28nm芯片加工的第二代等離子體刻蝕設(shè)備已具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。而這也迫使美國(guó)在2015年放棄了對(duì)中國(guó)等離子刻蝕機(jī)的技術(shù)封鎖。
雖然，目前，這些進(jìn)步還不足以彌補(bǔ)中國(guó)和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)上的差距，而我們離實(shí)現(xiàn)“中國(guó)芯”的完全自主制造還要一段路要走。僅就其中的光刻工藝而言，當(dāng)下，國(guó)內(nèi)可以做到的最小光刻線寬大約在14nm左右，而世界先進(jìn)水平可以達(dá)到7nm左右。業(yè)內(nèi)人士表示，兩者之間的技術(shù)差距，大約5-7年。但是，筆者始終相信，即使中國(guó)的自主創(chuàng)新又雙叒叕面對(duì)巨大的壓力，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，或許三五年內(nèi)，我們將擁有自己的不摻雜的“中國(guó)芯”！因?yàn)槿A為是5G時(shí)代當(dāng)之無(wú)愧的領(lǐng)跑者。而華為是中國(guó)的！最后，華為5G技術(shù)直播下的春晚，你期待嗎？
