光刻胶|芯片里面100多亿个晶体管是如何安装上去的

写在前面
如今随着芯片制程的不断提升，芯片中可以有100多亿个晶体管，如此之多的晶体管，究竟是如何安上去的呢？
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当芯片被不停地放大，里面宛如一座巨大的城市。
这是一个Top-down View 的SEM照片，可以非常清晰的看见CPU内部的层状结构，越往下线宽越窄，越靠近器件层。

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这是CPU的截面视图，可以清晰的看到层状的CPU结构，芯片内部采用的是层级排列方式，这个CPU大概是有10层。其中最下层为器件层，即是MOSFET晶体管。

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Mos管在芯片中放大可以看到像一个“讲台”的三维结构，晶体管是没有电感、电阻这些容易产生热量的器件的。最上面的一层是一个低电阻的电极，通过绝缘体与下面的平台隔开，它一般是采用了P型或N型的多晶硅用作栅极的原材料，下面的绝缘体就是二氧化硅。
平台的两侧通过加入杂质就是源极和漏极，它们的位置可以互换，两者之间的距离就是沟道，就是这个距离决定了芯片的特性。

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当然，芯片中的晶体管不仅仅只有Mos管这一种类，还有三栅极晶体管等，晶体管不是安装上去的，而是在芯片制造的时候雕刻上去的。
在进行芯片设计的时候，芯片设计师就会利用EDA工具，对芯片进行布局规划，然后走线、布线。

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如果我们将设计的门电路放大，白色的点就是衬底, 还有一些绿色的边框就是掺杂层。

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晶圆代工厂就是根据芯片设计师设计好的物理版图进行制造。
芯片制造的两个趋势，一个是晶圆越来越大，这样就可以切割出更多的芯片，节省效率，另外就一个就是芯片制程，制程这个概念，其实就是栅极的大小，也可以称为栅长，在晶体管结构中，电流从Source流入Drain，栅极（Gate）相当于闸门，主要负责控制两端源极和漏级的通断。
电流会损耗，而栅极的宽度则决定了电流通过时的损耗，表现出来就是手机常见的发热和功耗，宽度越窄，功耗越低。而栅极的最小宽度（栅长），也就是制程。
缩小纳米制程的用意，就是可以在更小的芯片中塞入更多的电晶体，让芯片不会因技术提升而变得更大。
但是我们如果将栅极变更小，源极和漏极之间流过的电流就会越快，工艺难度会更大。

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芯片制造过程共分为七大生产区域，分别是扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化，光刻和刻蚀是其中最为核心的两个步骤。
而晶体管就是通过光刻和蚀刻雕刻出来的，光刻就是把芯片制作所需要的线路与功能区做出来。
利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光，光刻胶见光后会发生性质变化，从而使光罩上的图形复印到薄片上，从而使薄片具有电子线路图的作用。
这就是光刻的作用，类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是电路图和其他电子元件。