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如何自制一枚芯片 與非門芯片

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與非門芯片(如何自己做芯片)
在過去的一年多時間里，你可能被華為、TSMC、光刻機、芯片這些關鍵詞轟炸過，你也聽過一些關于TSMC的故事 。那么作為普通人，我們有沒有可能做出一個芯片可能的性能呢？下面就來說說怎么自己做芯片吧 。
【如何自制一枚芯片 與非門芯片】
首先，我們需要知道什么是芯片 。
芯片是可以在一個小硅片上執行操作或存儲等功能的電路的集成 。它的誕生過程分為三步:設計、制造和包裝 。我們熟悉的高通、華為、海思、聯發科，其實都只是芯片設計公司 。首先要設計好芯片的電路圖 。在我們定義了芯片的規格和功能之后，首先給出一個充滿了與非門等集成電路邏輯符號的邏輯設計圖 。然后根據邏輯圖設計電路元件的版圖并給出電路圖 。
芯片設計除了理論知識，還需要軟件的支持，就像畫圖、畫圖紙需要ps、CAD等軟件，邏輯圖、電路布局圖都不是徒手畫在紙上的 。而是需要EDA軟件 。
如果你設計的芯片工藝技術小于22納米，你必須購買總部在美國的三家公司的正版軟件 。最后會在EDA軟件上得到類似這樣的電路圖，然后做成掩膜版 。掩模的工作原理和功能類似于傳統的照相機底片 。光線照射到掩模后，我們可以得到一層電路圖案 。
因為芯片是幾十層電路層層堆疊的三維結構，需要幾十個掩膜版才能一一對應 。比如一個七納米的處理器芯片，往往需要80多個掩膜 。

拿到掩膜后，我們開始了制造芯片的第二步，制造 。
TSMC的業務集中在這一步 。制造的目的可以理解為在不同材料的多層薄膜上雕刻相應的幾層電路布線，這樣當薄膜堆疊時，就可以實現電路圖上電路的功能 。
描述芯片的制造過程 。首先，在硅片上覆蓋一層薄膜 。涂光刻膠，然后用強光電路圖的掩膜打光刻膠 。強光會破壞光刻膠上的結構，但掩膜被遮擋的部分不會被破壞，掩膜會被復制到光刻膠上 。最后，腐蝕會溶解掉沒有被光刻膠覆蓋的膜和剩余的光刻膠，只留下和晶圓上電路圖一樣的膜 。使用設計的多層掩模，連續重復上述過程 。最后一個硅片可以變成這樣一個ic晶圓，幾十個芯片 。
在了解芯片制造復雜流程的同時，還有一個嚴峻的問題，那就是如何獲得所需的優質原材料和制造設備，比如去哪里買光刻機，這是制造過程中最重要的一環 。目前，高端光刻機市場幾乎被荷蘭ASML公司壟斷 。他們在2019年生產的26臺euv掩模對準器中，約有一半被TSMC購買 。每套約1.2億美元 。此外，根據ASML的客戶聯合投資項目，他們的客戶往往是投資自己的股東 。例如，2012年，TSMC以8.38億歐元收購了ASML 5%的股份 。
但是你要做芯片，你的野心不能消退，因為你買不到新的 。舊的二手設備，有錢還是可以購買的 。當你通過特定渠道買到一個你認為夠用的高級光刻機，那么你就可以為下一次的材料采購做準備了 。畢竟做芯片需要機器和材料 。在等待光刻機的同時，國內難以采購的其他原材料和設備只能親自出國 。
制造芯片必須有幾種必要的原材料和設備 。而我國目前生產的硅片和光刻膠與美國、日本生產的還有一定的技術差距 。美國和日本是制造芯片的高端原材料的主要工業基地 。當然，如果是低端，國產材料也能滿足你的需求 。高端線上還有很長的路要走 。日本人50年積累的工業精華，在硅片和光刻膠的生產和上市上一路領先 。連美國都愿意低頭 。
美國應用材料公司(American Applied Materials Company)，一家位于加州的神秘公司，除了光刻機，并不生產芯片制造所需的所有設備 。例如，芯片制造需要化學拋光設備、沉淀設備等 。這兩種設備國內目前都沒有 。

當我們的材料和設備已經購買，光刻機已經到達，芯片制造的時間表可以升級 。
ic晶圓上有幾十個芯片，但是看起來和我們打開手機殼看到的芯片不一樣，因為最后一步是封裝 。如果你拆過手機或者電腦，可能會對主板上的這種小黑盒有印象 。所謂封裝，就是把從ic晶圓上切割下來的芯片放進這個小黑盒子里的過程 。對于產業鏈末端的包裝，門檻和附加值相對較低 。勞動強度相對較高，國內很多企業深耕該領域，占據了相當大的市場份額 。
至此，自制芯片的所有流程都完成了，但你還沒等自己富起來，就得潑點冷水 。就我們所見，我們見過最成功的自制芯片，UP，做了1cm的芯片 。相比華為p40系列用的麒麟990 5g，是基于7nm工藝，其余的你都可以想到 。
可以說，最近30年的科技產業史，就是一部科技產業鏈分工合作的歷史，個人或公司幾乎不可能包攬整個芯片產業鏈 。國際局勢將會動蕩不安 。當中國的科技產業慷慨響應的時候，我們不能也不應該把所有的希望都寄托在某個公司身上，不管是華為還是SMIC 。

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