与非门芯片(普通人能做芯片吗)

在过去的一年多时间里，你可能被华为、TSMC、光刻机、芯片这些关键词轰炸过，也听过一些TSMC的故事。那么作为普通人，我们有没有可能做出一个芯片可能的性能呢？我们来谈谈如何手工制作芯片。

首先，我们需要知道什么是芯片。

芯片是能够实现运算或存储等功能的电路。集成在一个非常小的硅芯片上。它的诞生过程分为三步:设计、制造、包装。我们熟悉的高通、华为、海思、联发科，其实都只是做芯片设计的公司。首先要设计好芯片的电路图。在我们定义了芯片的规格和功能之后，首先给出一个充满了与非门等集成电路逻辑符号的逻辑设计图。然后根据逻辑图设计电路元件布局，给出电路图。

芯片设计除了理论知识，还需要软件的支持。就像画图和画图纸需要ps和CAD软件一样，逻辑图和电路布局图都不是手工画在纸上的。但是需要使用EDA软件。

如果要设计22纳米以下工艺的芯片，必须购买总部在美国的三家公司的正版软件。在EDA软件中，你最终会得到这样的电路图，然后把它做成掩膜。面膜的工作原理和作用和传统相机的底片差不多。光照射掩模后，我们可以得到一层电路图案。

因为芯片是几十层电路一层一层堆叠的三维结构，需要几十个掩膜版一一对应。比如一个七纳米的处理器芯片，往往需要80多个掩膜。

拿到掩膜后，我们开始了制造芯片的第二步，制造。

TSMC的业务集中在这一步。制造的目的可以理解为在不同材料的多层薄膜上雕刻相应层电路的布线，这样在薄膜堆叠时，就可以实现电路图上电路的功能。

描述芯片的制造过程。首先，在硅片上覆盖一层薄膜。涂光刻胶，然后用强光电路图的掩膜打光刻胶。强光会破坏光刻胶上的结构，但掩膜被掩盖的部分不会被破坏，掩膜会被复制到光刻胶上。最后会被侵蚀，溶解掉没有被光刻胶覆盖的膜和剩余的光刻胶，只留下和电路图一样的膜。使用设计的多层掩模，连续重复上述过程。最后一个硅片可以变成这样一个ic管芯，有几十个芯片。

在了解芯片制造复杂流程的同时，有一个严峻的问题，那就是如何获得所需的优质原材料和制造设备，比如去哪里买光刻机，这是最重要的制造环节。目前高端光刻机市场几乎被荷兰Smay公司垄断。他们在2019年生产的26台euv掩模对准器中，约有一半是由他的TSMC购买的。每人约1.2亿美元。此外，根据ASML客户的联合投资项目，他们的客户往往投资于自己的股东。例如，2012年，TSMC以8.38亿欧元收购了ASML 5%的股份。

但是你要做芯片，你的野心不能消退，因为你买不到新的。旧二手设备，有钱才能买。当你通过特定渠道买到一个你认为够用的高级光刻机，那么你就可以为下一次的材料采购做准备了。毕竟只有机器和材料才能做出芯片。在等待光刻机的同时，国内难以采购的其他原材料和设备只能亲自出国。

制造芯片必须有几种必要的原材料和设备。而且国产硅片和光刻胶在技术上与美日还有一定差距。美国和日本是制造芯片高端原材料的主要工业基地。当然，如果是低端，国产材料也能满足你的需求。尤其是高端线上，还有很长的路要走。日本人过去50年积累的工业精华，在硅片和光刻胶的生产和上市方面遥遥领先。甚至美国也承认失败。

美国应用材料公司(American Applied Materials Company)，一家位于加州的神秘公司，除了光刻机，并不生产芯片制造所需的所有设备。比如芯片制造需要化学抛光设备，沉淀设备等。这两种设备目前国内可能有，也可能没有。

当我们的材料和设备已经购买并且掩模对准器已经到达时，那么芯片制造可以改进时间表。

ic晶圆上有几十个芯片，但是和我们打开手机壳看到的芯片看起来不太一样，因为还有最后一步要封装。如果你拆过手机或者电脑，可能会对主板上的这种小黑盒有印象。封装就是把从ic晶圆上切下的芯片放进这个小黑盒子里的过程。对于产业链末端的包装，门槛和附加值相对较低。劳动强度相对较高，国内很多企业深耕该领域，占据了相当大的市场份额。

至此，自制芯片的全过程就完成了，但你自己还没富起来，就得泼点冷水。就我们所见，我们见过最成功的自制芯片，UP owner，做了一个1cm的芯片。相比华为p40系列用的麒麟990 5g，是基于7nm工艺，其余的你可以考虑。

可以说，最近30年的科技产业史，就是一部科技产业链分工合作、不断细化的历史。个人或公司几乎不可能接管整个芯片产业链。这是一个风雨飘摇的时代，潮水汹涌。当中国的科技产业慷慨时，我们不能也不应该把所有的希望都寄托在某一家公司身上，不管它叫华为还是SMIC。