小沙粒爆發(fā)巨能量

當(dāng)你奔跑在長長的沙灘，去撒哈拉感受黃沙拂面，或者在公園爬假山時(shí)，有沒有想過：這些司空見慣的沙子、石頭又有什么作用？

猜測1：制作石雕

猜測2：填海造路

猜測3：滅火

……

我打賭，你會(huì)想到無數(shù)種可能，但肯定不會(huì)把沙子、石頭跟高端昂貴的芯片聯(lián)系在一起！

純度99.999999999%

1787年，科學(xué)家拉瓦錫首次發(fā)現(xiàn)：看似普通的巖石、沙子中，蘊(yùn)含著一種特別的元素：硅！而硅是制作芯片的最核心材料！

想想看，地球上浩瀚無垠的沙漠、漫長的海灘、巍峨的山脈巖石……硅元素在地球上有多少呢？這么說吧，它占了地殼總重量的25.7%，僅次于氧。大到礦石、巖石，小到土壤、黏土、沙子，都有它的氧化物存在。

在任何時(shí)候，想要完成“進(jìn)化”式的華麗變身都極其不易。要從沙子、石頭提煉出純硅，也相當(dāng)有難度，尤其是在芯片中使用的硅純度必須高達(dá)99.999999999%！

怎樣達(dá)到這樣的高純度呢？

1.要不厭其煩地把沙子、石頭（二氧化硅）加熱到1600-1800℃——好比在鍋里熬沙子一樣。還原成的硅純度為98%。

2.使用氯化氫提純出多晶硅，純度99.99%。

3.進(jìn)一步提純，形成固定一致形態(tài)的單晶硅，純度99.999999999%。

看看硅的厲害吧！

1.光纖通信：取代笨重的電纜，一根頭發(fā)絲那么細(xì)的玻璃纖維，可以同時(shí)傳輸256路電話！

2.宇宙航行：第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞號(hào)”能抵擋住高速穿行大氣時(shí)摩擦產(chǎn)生的高溫，

全靠那3萬1千塊硅瓦拼砌成的外殼。

3.有機(jī)硅塑料：天安門廣場上的人民英雄紀(jì)念碑表面是經(jīng)過有機(jī)硅塑料處理的，才能長期保持潔白、清新。

5000步工序

現(xiàn)在，沙石已經(jīng)變成了完美的硅晶片，可惜，這離真正變成芯片還有九九八十一難呢！芯片對于硅晶片有很多苛刻的要求——絕對的平整、絕對的準(zhǔn)確……

光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入、封裝、互聯(lián)、打線、密封……這些干巴巴的動(dòng)詞，在實(shí)際操作中非常復(fù)雜，涉及50多個(gè)行業(yè)、2000-5000道工序。

而這是在多大的地方完成的呢？答案又會(huì)讓你咋舌了——只有指甲蓋大小的地方：在100多平方毫米的晶圓上要制造出數(shù)十億個(gè)晶體管！注意：芯片是非常精細(xì)的儀器，以納米為單位！

一納米是多大呢？來做一道選擇題吧！

A.百分之一毫米

B.萬分之一毫米

C.百萬分之一毫米

沒錯(cuò)，答案是C！而人眼能看清的最小物體約0.2mm！這種在微小世界中建造的摩天大樓，是人類有文明以來所有智慧的結(jié)晶。有人說，造芯片甚至比航天技術(shù)都難！

芯片

內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備中最重要的部分。

3770億塊

見識(shí)到小沙粒變成芯片的超高難度，你就會(huì)明白——芯片并不是誰都能做出來的。你熟悉的奔騰、賽揚(yáng)、酷睿等處理器，都來自一家公司——“英特爾”。

而在中國，2017年，芯片進(jìn)口量高達(dá)3770億塊，進(jìn)口額為17561億元，是進(jìn)口原油費(fèi)用的兩倍！而要提高制作水平，最重要的是先培養(yǎng)物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科的人才，再由他們培養(yǎng)跟其他學(xué)科交叉的人才，并掌握工作設(shè)計(jì)等技術(shù)。親愛的小讀者，你想成為未來的芯片天才嗎？