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各种化学溶剂的瓶瓶罐罐 。他把芯片浸在氢氧化物溶液里 , 溶解掉硅片上的光刻胶 。
即便不熟悉半导体制造流程 , 但这几年借华为与英伟达之势 , 你多多少少也能被网络上疯狂轰炸的半导体知识给普及一二 。而在芯片制造流程的七大生产区域——扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化中 , “光刻”和“刻蚀”无疑是最核心的两步 。
然而 , 动辄上亿美元的光刻机等精密仪器 , 绝对不可能出现在一个相对简陋的地下车库中;此外 , 这些精密仪器也具有相当程度的操作门槛 。
但你绝对想不到的是 , 根据网友对齐鲁夫公开视频(有兴趣可以去看Youtube , 他拍下了整个过程)和资料中的仪器价值测算 , 总成本应该不会超2万美元 。
“光刻”的基本原理其实相对简单:先将光敏材料涂在硅片上;然后用一个类似投影仪的设备 , 将设计模板投射在上面 , 然后再通过一系列步骤溶解掉多余的地方 。因此 , 他解决光刻的方法堪称“知识迁移鬼才”——
他在亚马逊网站上买了一个会议室投影仪 , 改装后安装在显微镜上 , 组成一台简易“光刻机” 。
将自己的设计通过光学原理微缩到合适的尺寸 , 投射在自己手工切割的每块约为半英寸的多晶硅片上 , 而这枚硅片抹上了对紫外线敏感的材料 。
再将自制光刻机将光束投射到“设计”上:一个由12个电路组成的栅格 , 每个电路有100个晶体管 , 共计1200个 。
而“刻蚀”步骤 , 很像是一节大学里的化学实验课:用酸(各种溶剂)腐蚀每块芯片 , 再将它扔进在1000摄氏度左右的炉子里烘烤 , 以调整电导率 , 然后送入真空室做进一步处理 。
以上的步骤来来回回捯饬三轮 , 才能结束芯片的关键制作步骤 。
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旋涂光刻胶 , 烘烤、然后曝光显影 , 中间用到各种化学试剂与仪器 。来回几次再放入真空室做蒸发、溅射
但Wired认为 , 即便是在当下 , 巨型晶圆厂以大致相似的基础方式生产芯片——在设计的不同部分使用一系列步骤添加和移除材料 。只是复杂度和成本比齐鲁夫的手工作坊要高出几千倍 。
有趣的是 , 除了“光刻机”与“刻蚀机” , 齐鲁夫几乎所有的设备都是从eBay和其他拍卖网站上淘的科技破烂——它们多是由一些上世纪就倒闭的硅谷科技公司生产 , 如今已经十分廉价且都需要深度修理 。
“他最好的发现之一 , 就是那台虽然坏掉 , 但90年代售价高达25万美元的电子显微镜 , 他只花了1000美元买下来并完成了修复 。” 这台机器的主要作用是检查芯片缺陷 , 不要小看这台上世纪的机器 , 它甚至还能观察蝴蝶翅膀的纳米结构 。
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电子显微镜 , 图片来自齐鲁夫的vlog视频
就是在这样成本极低的实验环境与软硬件处理下 , 齐鲁夫的第二代芯片 Z2 , 最终在一台20年前生产的惠普分析仪器上 , 跑出了漂亮的电流电压曲线——这代表着一枚简易芯片短暂拥有了生命 。
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