芯片是什么？芯片它从何而来，是不是越小就越先进？

说到芯片大家可能既熟悉又陌生，熟悉是因为我们提到芯片第一想到的是多少纳米(nm)，但是芯片的由来和用途就不太清楚了，今天我们就来一起来聊聊芯片。

其实芯片在我们生活中随处可见，手机电脑、可穿戴电子产品、家电和汽车等都离不开芯片。

芯片(半导体元件的统称)，是指集成电路的载体，也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果。通常是一个可以立即使用的独立整体。

1949年到1957年间，维尔纳·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默(Jeffrey Dummer)、西德尼·达林顿(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)几位科学家都开发了原型，第一个集成电路是由杰克·基尔比在1958年发明的，包括一个双极性晶体管，三个电阻和一个电容器，并在2000年获得了诺贝尔物理奖，同时间也发展出近代实用的集成电路的罗伯特·诺伊斯。

芯片由大规模数量的晶体管组成芯片也可以称为集成电路，我们把晶体管、电阻、电容等集成到晶片上就成为集成电路了。大规模数量的晶体管集成在一起设计的电路，可以大大的提升性能，并且降低成本，尺寸更是可以大大的缩小。

为什么我们平常见到的芯片(集成电路)好像很简单，只是引脚比较多呢?是因为芯片经过了封装，只把功能引脚引出来，这样才可保护芯片，避免受到损伤。

芯片是否越小越先进?芯片越小，难度就越高，为什么我们要把芯片做得那么小呢?比如手机，大家是不是觉得手机越来越轻薄了呢，如果光手机的芯片就有手掌那么大，那么手机尺寸可能还停留在九十年代的大哥大，所以芯片尺寸超小，电子产品设计的灵活性越高，同时制作过程更加要求更高。

近年来，芯片持续向更小的外型尺寸发展，使得每个芯片可以封装更多的电路。这样增加了每单位面积容量，可以降低成本和增加功能，见摩尔定律，集成电路中的晶体管数量，每1.5年增加一倍。

虽然随着外形尺寸缩小，几乎所有的指标改善了，单位成本和开关功率消耗下降，速度提高。但是，集成纳米级别设备的IC也存在问题，主要是泄漏电流。因此，对于最终用户的速度和功率消耗增加非常明显，制造商面临使用更好几何学的尖锐挑战。这个过程和在未来几年所期望的进步，在半导体国际技术路线图中有很好的描述。

要提升芯片的性能，就需要更多CPU核心，也就需要集成更多晶体管，相同尺寸的芯片，要集成更多数量的晶体管，意味着单个晶体管的尺寸更小。晶体管之间的距离就更小的，它们之间的电容就会减少，晶体管的开关频率就可以得到提升。

所以越先进的芯片，除了需要越先进的工生工艺和技术水平，还需要有先进的设备支持。ASML公司生产的极紫外光(EUV)光刻机就是必不可少的设备了，而紫外光(EUV)光刻机本身就是全球尖端科技的结晶。

下面我们就来聊聊制造过程。芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个环节，晶片制作过程到底有多复杂?我就简单的概括说一下吧。

第一步，芯片设计，根据设计的需求，生成的“图样”，就比如我们建房子要根据需求去设计图纸。

第二步，需要芯片的原料晶圆，晶圆的成分是硅，硅是由石英沙所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%)，接着把这些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，把它切片就是芯片制作具体所需要的晶圆了。

第三步，晶圆开始涂膜，晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力，这种材料也是光阻的一种。

第四部：掺加杂质，把晶圆中植入离子，生成相应的P、N类半导体。

第五步：晶圆测试，经过上面的几道工艺之后，晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。

第六步：把这些制造完成晶圆固定，绑定引脚，然后进行封装。

第七步：芯片进行测试，然后将没有问题的进行包装。

目前台积电已经突破5纳米工艺，并在今年实现量产，而中芯国际目前也只能量产14nm的芯片，所以最近大家积电断供华为麒麟芯片受到广泛关注也是这个原因。

有消息称，美国科学家已经在实验室中试探1nm的芯片了，它的技术特点是不用硅做底板而是用石墨稀做底板。如果未来1nm的芯片商业化，那将是电子行业的一场“革命”。​

关键词： 芯片

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