小伙一本正經(jīng)用石頭打造CPU，號稱99秒“解決”芯片危機(jī)
99秒教程只缺億點點細(xì)節(jié)
夢晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
全球陷入“缺芯危機(jī)”。
一位加拿大小伙兒一聽說這事，立馬坐不住了，立志要解決這個問題。
他想了一想，芯片的主要原料不就是硅么，而硅一般是從石英石里提取的。
于是，靈感爆棚的他發(fā)揮DIY精神，抄起家伙就開干。
第一步，就從撿石頭開始。
至于提煉硅需要的設(shè)備有用到湯鍋、電磁爐等廚具。
再輔以牙刷拋光和小刀切割。
最后，小伙把整個制作過程濃縮成一部只有99秒的視頻教程，免費分享到網(wǎng)上。
步驟相當(dāng)完整，只是缺少億點點細(xì)節(jié)那種（手動狗頭）。
△就是這種
從石頭到芯片
首先小伙把撿來的石英石敲碎，得到二氧化硅顆粒。
世界上純度最高的石英石在美國北卡羅來納州的采石廠，不過純度也就98%。
想要造芯片的話還要提純，純度達(dá)到99.9%的話是這個樣子。
至少提純到99.9999999%，才可以制備成多晶硅?（polysilicon）。
接下來他把多晶硅錠放到鍋里，想辦法加熱到1698開式度（1424.85攝氏度）。
再把一小塊單晶硅放進(jìn)去當(dāng)引子，融化的硅會在與單晶硅的交界面上重新排列分子結(jié)構(gòu)，隨著冷卻凝固成單晶硅。
這種方法由波蘭科學(xué)家丘克拉斯基提（Czochralski）發(fā)明，有一個形象的名字叫提拉法。
為什么叫提拉法呢？因為冷卻后就可以像這樣把制成的單晶體拉出來：
小伙下一步做的是把硅晶體切割成薄片，這就是經(jīng)常能聽到的晶圓了。
光滑得可以當(dāng)鏡子用。
不過這時晶圓的導(dǎo)電性能還不夠好，需要摻雜一些硼或磷，比如火柴頭上就有磷。
對這個過程，有網(wǎng)友評論道：就像我奶奶烤餅干一樣。
首先他往晶圓片上涂光刻膠?（Photoresist）。
再把需要的電路圖案制成帶一層鉻的石英掩膜版，掩膜版的作用相當(dāng)于洗相片時候的底片。
下一步他用激光把掩膜版上的電路圖案投射到晶圓，讓掩模產(chǎn)生的陰影位置控制光刻膠在晶圓片表面發(fā)生化學(xué)變化的位置。
后面的步驟就像洗相片一樣，倒上顯影液，用酸（小伙用的是白醋）腐蝕晶圓的暴露部分，洗掉殘留的光刻膠。
再加上億點點工藝細(xì)節(jié)，包括同質(zhì)外延、異質(zhì)外延、偽外延、擴(kuò)散摻雜、銅互聯(lián)層、化學(xué)機(jī)械拋光、涂光刻膠、酸蝕刻和光掩模曝光。
以上操作重復(fù)N遍，直到……
再對光刻完畢的晶圓進(jìn)行切割，就得到了未封裝的裸片（die）。
最后，小伙展示了焊接、封裝一氣呵成。
這就是從石頭到CPU的全部過程了。
還真有人做出來過
視頻看完后，這位加拿大小伙還有幾句話要說。
首先有一點需要聲明，不建議任何人真的去嘗試這些方法，視頻中出現(xiàn)的“光刻膠”等只是道具，真正的化學(xué)原料非常危險，必須要在通風(fēng)、安全的環(huán)境下操作。
另外生產(chǎn)現(xiàn)代CPU的實際工藝流程要比視頻中描述的復(fù)雜得多，而且專利都掌握在大公司手里。
有網(wǎng)友開玩笑說他“這個視頻侵犯了大量的專利，我報警了”。
小伙也調(diào)侃到“我用的都是開源石頭，所以應(yīng)該還好”。
最后，雖然一個人在家里無法真的打造出納米級芯片，但是小伙分享了另一位DIY達(dá)人Sam Zeloof的頻道。
微米級制程的那種芯片Sam還真做出來了。
他的最新進(jìn)展是把自制芯片升級到了集成1000個晶體管。
視頻地址：
https://www.youtube.com/watch?v=vuvckBQ1bME
Sam Zeloof的頻道：
https://www.youtube.com/c/SamZeloof/videos
參考鏈接：
[1]https://blog.robertelder.org/how-to-make-a-cpu/
[2]https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/czochralski-process
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