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可以說，中央處理器(CPU)是現代社會飛速運轉的動力源泉，在任何電子設備上都可以找到微芯片的身影，不過也有人不屑一顧，認為處理器這東西沒什麼技術含量，不過是一堆沙子的聚合而已。什麼？Intel今天就公佈了大量圖文資料，詳細展示了從沙子到芯片的全過程。
簡單地說，處理器的製造過程可以大致分為沙子原料(石英)、硅錠、晶圓、光刻(平版印刷)、蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測試與切割、核心封裝、等級測試、包裝上市等諸多步驟，而且每一步裡邊又包含更多細緻的過程。

下邊就圖文結合，一步一步看看：

沙子：硅是地殼內第二豐富的元素，而脫氧後的沙子(尤其是石英)最多包含25％的硅元素，以二氧化硅(SiO2)的形式存在，這也是半導體製造產業的基礎。

硅熔煉：12英吋/300毫米晶圓級，下同。通過多步淨化得到可用於半導體製造質量的硅，學名電子級硅(EGS)，平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質原子。此圖展示了是如何通過硅淨化熔煉得到大晶體的，最後得到的就是硅錠(Ingot)。

單晶硅錠：整體呈圓柱形，兩頭突出的錐體不算，重約100千克，硅純度99.9999％。
第一階段合影

硅錠切割：橫向切割成圓形的單個硅片，也就是我們常說的晶圓(Wafer)。

晶圓：切割出的晶圓經過拋光後變得幾乎完美無瑕，表面甚至可以當鏡子。事實上，Intel自己並不生產這種晶圓，而是從第三方半導體企業那裡直接購買成品，然後利用自己的生產線進一步加工，比如現在主流的45nm HKMG(高K金屬柵極)。值得一提的是，Intel公司創立之初使用的晶圓尺寸只有2英吋/50毫米。

第二階段合影

光刻膠(Photo Resist)：圖中藍色部分就是在晶圓旋轉過程中澆上去的光刻膠液體，類似製作傳統膠片的那種。晶圓旋轉可以讓光刻膠鋪的非常薄、非常平。

光刻：光刻膠層隨後透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下，變得可溶，期間發生的化學反應類似按下機械相機快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預先設計好的電路圖案，紫外線透過它照在光刻膠層上，就會形成微處理器的每一層電路圖案。一般來說，在晶圓上得到的電路圖案是掩模上圖案的四分之一。

光刻：由此進入50-200納米尺寸的晶體管級別。一塊晶圓上可以切割出數百個處理器，不過從這裡開始把視野縮小到其中一個上，展示如何製作晶體管等部件。晶體管相當於開關，控制著電流的方向。現在的晶體管已經如此之小，一個針頭上就能放下大約3000萬個。

第三階段合影

溶解光刻膠：光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉，清除後留下的圖案和掩模上的一致。

蝕刻：使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分，而剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。

清除光刻膠：蝕刻完成後，光刻膠的使命宣告完成，全部清除後就可以看到設計好的電路圖案。

第四階段合影

光刻膠：再次澆上光刻膠(藍色部分)，然後光刻，並洗掉曝光的部分，剩下的光刻膠還是用來保護不會離子注入的那部分材料。

離子注入(Ion Implantation)：在真空系統中，用經過加速的、要摻雜的原子的離子照射(注入)固體材料，從而在被注入的區域形成特殊的注入層，並改變這些區域的硅的導電性。經過電場加速後，注入的離子流的速度可以超過30萬千米每小時。

清除光刻膠：離子注入完成後，光刻膠也被清除，而注入區域(綠色部分)也已摻雜，注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經有所不同。

第五階段合影

晶體管就緒：至此，晶體管已經基本完成。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞，並填充銅，以便和其它晶體管互連。

電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅，將銅離子沉澱到晶體管上。銅離子會從正極(陽極)走向負極(陰極)。

銅層：電鍍完成後，銅離子沉積在晶圓表面，形成一個薄薄的銅層。

第六階段合影

拋光：將多餘的銅拋光掉，也就是磨光晶圓表面。

金屬層：晶體管級別，六個晶體管的組合，大約500納米。在不同晶體管之間形成復合互連金屬層，具體佈局取決於相應處理器所需要的不同功能性。芯片表面看起來異常平滑，但事實上可能包含20多層複雜的電路，放大之後可以看到極其複雜的電路網絡，形如未來派的多層高速公路系統。

第七階段合影

晶圓測試：內核級別，大約10毫米/0.5英吋。圖中是晶圓的局部，正在接受第一次功能性測試，使用參考電路圖案和每一塊芯片進行對比。

晶圓切片(Slicing)：晶圓級別，300毫米/12英吋。將晶圓切割成塊，每一塊就是一個處理器的內核(Die)。

丟棄瑕疵內核：晶圓級別。測試過程中發現的有瑕疵的內核被拋棄，留下完好的準備進入下一步。

第八階段合影

單個內核：內核級別。從晶圓上切割下來的單個內核，這裡展示的是Core i7的核心。

封裝：封裝級別，20毫米/1英吋。襯底(基片)、內核、散熱片堆疊在一起，就形成了我們看到的處理器的樣子。襯底(綠色)相當於一個底座，並為處理器內核提供電氣與機械界面，便於與PC系統的其它部分交互。散熱片(銀色)就是負責內核散熱的了。

處理器：至此就得到完整的處理器了(這裡是一顆Core i7)。這種在世界上最乾淨的房間裡製造出來的最複雜的產品實際上是經過數百個步驟得來的，這裡只是展示了其中的一些關鍵步驟。

第九階段合影

等級測試：最後一次測試，可以鑑別出每一顆處理器的關鍵特性，比如最高頻率、功耗、發熱量等，並決定處理器的等級，比如適合做成最高端的Core i7-975 Extreme，還是低端型號Core i7-920。

裝箱：根據等級測試結果將同樣級別的處理器放在一起裝運。

零售包裝：製造、測試完畢的處理器要麼批量交付給OEM廠商，要麼放在包裝盒裡進入零售市場。這裡還是以Core i7為例。

第十階段合影
相關參考材料：
Intel 45nm Fab 32晶圓廠內景：http://news.mydrivers.com/1/93/93640.htm
昨天，Intel第一座可以量產45nm工藝處理器的晶圓工廠Fab 32在美國亞利桑那州Chandler正式開張上線，為新產品的全面發佈奠定了堅實基礎。

Fab 32總投資30億美元，於2005年8月開始興建，由3000名建築工人歷時兩年完成，耗費800多萬工時，期間一共使用了1.9萬噸鋼鐵、86000立方碼混凝土、568英里線纜、75英里管道，單是為了放置頂蓋就動用了世界第三大的起重機。
建成後的Fab 32擁有員工1000多人，涉及各個職位。
Fab 32佔地面積約100萬平方英呎(9.3萬平方米)，相當於17個美國橄欖球場，其中一級無塵室面積18.4萬平方英呎(1.7萬平方米)，形象地說就是每立方英呎空間內不小於0.5微米的塵埃不超過一粒，比醫院手術室還要乾淨100倍。
Fab 32是Intel的第六座300mm晶圓廠，也是第二座可以製造45nm處理器的工廠。早在今年1月份，位於俄勒岡州的D1D工廠就已經開始試產新工藝芯片，如今得以在Fab 32投入大批量生產。Intel另外還有兩座45nm、300mm晶圓廠會在明年開工，分別是以色列Kiryat Gat的Fab 28和新墨西哥州Rio Rancho的Fab 11x。
Intel稱，導入新工藝還會對環境保護做出重要貢獻，45nm技術可將全球溫室效應輻射降低15％，而且Fab 32還採納了水循環利用系統，70％以上的用水都可重複使用。Intel還有意讓Fab 32通過美國綠色建築委員會的LEED體系認證，這也是Intel半導體晶圓廠第一次做出這種努力。
以下是Intel官方提供的Fab 32工廠相關照片，另外還有一段介紹45nm工藝的動畫視頻。
Fab 32工廠外部(點擊放大)：

Fab 32內部(點擊放大)：
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45nm晶圓近照(點擊放大)：

AMD/GlobalFoundries德累斯頓晶圓廠內外景：http://news.mydrivers.com/1/129/129182.htm

AMD CEO Dirk Meyer與穆巴達拉CEO Khaldoon Al Mubarak——也就是英超曼城俱樂部的主席
http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F05555069.jpg
AMD CEO Dirk Meyer與穆巴達拉CFO、AMD董事會成員Waleed Al Mokarrab
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左起：Waleed Al Mokarrab、Doug Grose、Hector Ruiz、Dirk Meyer、Khaldoon Al Mubarak
http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F05562361.jpg
德國德累斯頓工廠美圖賞：

http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F05570086.jpg
http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F05571013.jpg
紐約州Fab 2工廠規劃圖：
http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F05571908.jpg
300毫米晶圓：

http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F05594507.jpg
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工廠無塵室：

http://ref.gamer.com.tw/redir.php?url=http%3A%2F%2Fnews.mydrivers.com%2Fimg%2F20090304%2F06012704.jpg

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摘要：可以說，中央處理器(CPU)是現代社會飛速運轉的動力源泉，在任何電子設備上都可以找到微芯片的身影，不過也有人不屑一顧，認為處理器這東西沒什麼技術含量，不過是一堆沙子的聚合而已。什麼？Intel今天就公佈了大量圖文資料，詳細展示了從沙子到芯片的全過程。

http://tech.watchstor.com/industry-113842_4.htm

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