芯片|A14芯片面积这么小，光刻机是如何将125亿个晶体管放进去的？_光刻机|it芯片|重器

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很久苹果公布的数据， A14芯片有125亿个晶体管，每个晶体管只有头发丝的10万分之一，相当于4倍原子大小、比单个细菌(5微米)长度还细微，那是怎么实现的呢？生产芯片在材料上要先将含有硅成分的沙子提炼到99.9999/%纯度的单晶硅，切割后研磨至精密度达标的硅晶片、並在表面覆盖高度光敏感的光刻胶，再利用光刻机大功率光源、透过印有电路图的光罩对涂有光刻胶的硅晶片曝光，使光刻胶见光后发生性质改变。

用显影液显示后把化学试剂按设计电路蚀刻，並用离子清洁剂清除多余光刻胶、清理杂质和绝缘处理，构建各晶体管之间的电路，这样就基本完成把含有晶体管的电路图从掩模转移、刻印到硅片上，完成晶圆的生产过程。然后进行测试封装。实现集成100多亿个晶体管制程芯片所须的关键技术和主要零部件，制造大容量晶体管的芯片对光源要求极高，光刻机的工艺能力首先取决于光源的波长、大功率紫外光源是光刻机的核心零件。 ASML的EUV就是使用了美国Cymer研发的大功率13.5nm极紫外光源(即将准分子激光照射在锡等靶材上形成的光源)才能制程7nm、甚至5nm以下芯片。

国内目前深紫外光ArF为193nm波长光源、只能制程28nm芯片，再往下就得增加成本，采取多次蚀刻、重复曝光、相移掩模等技术。芯片的本质是微型的集成电路，晶体管越小芯片能装载的数量越多、速度愈快、性能越强。所以，光源的采用极为重要。光刻技术就是利用光学、化学原理和刻蚀方法，将电路图光刻到单晶硅表面或介质层上，形成有效图形或功能图形的工艺技术。它是制造芯片最关键的技术，整个芯片制造工艺中、每个工艺操作都离不开光刻技术。目前主流的都是采用浸润式+光刻技术+极紫外光外来完成从晶圆提纯、切割、制成PN型固体半导体器件的晶体管、实现套刻精度、提高投影最小分辨力、制程高端芯片的目的。

镜头是最核心部分，精密的数十块光学镜头、串联成曝光的光学系统后可控制实现更高的分辨力，将晶体管位置控置在几个纳米之内、使光刻的图形精准缩小到硅晶片上，为装置更多数量晶体管提供了技术支撑。当然实现指甲盖大小的芯片内有百多亿个晶体管技术和零件还有很多，如浸入技术、光源能量控制、透镜光学补偿、硅晶片提纯、透镜精密加工、化工材料筛选分析、操作空间精密控制等等，都会影响到芯片及晶体管的数量和质量。

【芯片|A14芯片面积这么小，光刻机是如何将125亿个晶体管放进去的？】

芯片制造技术目前来看已达可接触的高峰，而碳基芯片、光子芯片、生物芯片等新材料、新技术形成的芯片尚未能量产商用，主流还是以硅晶芯片为主，国内虽然在芯片制造技术上有欠缺，但努力攻关后，相信一定会赶上高端芯片制造潮流。