实现突破的地方。

世界上最先进的制造工艺诞生出世界上最先进的技术。在芯片制造过程中，需要对先进的技术、设备和分析进行原子级精度的控制。

从技术上来说，半导体Fab厂（以下简称为”Fab厂”）是生产微芯片的地方。但实际上，半导体制造是最令人惊叹的协作生产过程，整个过程有成千上万台工艺设备在运行等离子体、激光器、超精密光学器件、离子加速器和先进机器人，所有这些都同步工作，制造出数十万个晶圆，包含数十万个芯片。

Fab厂里最重要的地方是无尘室（主要工作是确保产品洁净），因为一粒病毒般大小的微粒就有可能毁掉整个微电路。

到 2020 年，一家
先进的Fab厂成本为 150-200 亿美元¹

硅晶圆是用纯抛光硅制成的超薄晶圆，是微芯片的基础。每个晶片都是许多极薄的薄膜堆叠而成的，每张薄膜都设计有图案来形成晶体管和微电路，然后切割成各个电脑芯片。

由于硅的导电能力远远高于其他材料，因此，对于速度要求极高的芯片来说，硅片是决定性能的关键所在。没错，硅可能是地球上第二常见的元素（仅次于氧），但它是一种非常重要的物质。

如果未曾亲自穿上无尘衣，在空气洗尘室洗尘，然后进入Fab厂里面去看看，就很难想象制造微芯片有多么复杂。制造微芯片需要使用世界上最复杂（且最昂贵）的一些设备，将数百个、数百万个甚至数十亿个晶体管封装到指甲般大小的硅芯片中。

这个过程的每一步都在微观层面进行，打造出可能包含多达 90 层复杂电路的三维结构。

制造半导体微电路的第一步，是将导体和绝缘体沉积到硅片上。需要在许多超薄层（每一层的直径比红细胞小 500 倍）中完成这步工作。

用称为光刻的工艺，通过纳米级的精细工作将错综复杂的晶体管模型置于晶片表面上。通过蚀刻消除要进行连接的区域（蚀刻工艺会选择性地从晶片表面去除材料）。

沉积到硅片上的材料要么是钨、铝和铜等导体，要么是绝缘体（包括各种形式的二氧化硅、氮化硅及其他物质），具体取决于芯片的用途。

虽然无尘室具有极高的洁净度，每个处理器仍必须经过测量和检验，以确保其中的上亿个元件没有缺陷。只要微电路的一根电线沾上一粒微尘，整个芯片就可能报废。

在微芯片周围打造保护结构并连接到电路板的过程称为“封装”。随着芯片变得越来越小但又越来越强大，封装工艺近年来有了巨大进步。

接下来，我们通过图片了解一下在非常先进的Fab厂里，SEMI 成员公司的工作人员怎样用设备制造出你日常使用的半导体。

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“这里好像我想象中的天堂……只不过有更多的机器人。”

— Jack

1 EE Times，2012 年
2 OR Today，2012 年