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1. 半導體工藝(一)-晶圓製造

沒有半導體，我們的生活能堅持一天嗎？我們日常生活的許多方面，包括手機、筆記本電腦、汽車、電視和信用卡等，都離不開半導體。這些半導體與我們的生活密切相關。那麼，它們是如何製作的呢？

如果您對半導體略知一二，您可能聽說過八種基本的半導體工藝。製造半導體所需的無數任務被分為八個基本工藝，正如我們文章里第一張圖片里的標題所示：「八個基本半導體工藝」。今天，我們將看一下第一步，「晶圓製造」。我們將討論晶圓，即集成電路的核心材料到底是什麼，以及晶圓是如何製造的。製造晶圓所需的材料在開始之前，我們先想一個簡短的問題！半導體集成電路與晶圓有什麼關系？集成電路是一種半導體晶元，它包含許多處理各種功能的電氣元件。集成電路是通過在稱為晶圓的基板上創建許多相同的電路來製造的。因此，晶圓是半導體的基礎。這類似於製作披薩——我們先准備一個面團，以便以後添加配料。晶圓是從硅棒上切成薄片的圓盤，由硅或砷化鎵等元素製成。大多數晶圓是由從沙子中提取的硅製成。美國的矽谷始於半導體產業，最終成為全球軟體產業的中心。據報道，它的名字是半導體原材料「硅」和聖克拉拉谷的「山谷」的組合。「矽谷」這個名字可能會幫助你記住硅是半導體晶圓必不可少的原材料。硅供應豐富，是自然界中最豐富的元素，且具有無毒環保的特性。讓我們一起看看晶圓製造的工藝吧！

第一步：製造硅錠從沙子中提取的硅需要經過凈化過程才能用於製造半導體。它被加熱直到熔化成高純度液體，然後通過結晶凝固。由此產生的硅棒稱為硅錠。只有具有超高純度的錠才能用於半導體工藝，這需要低至幾納米的極高精度。第二步：切割錠以製造薄晶圓硅錠的形狀像陀螺，使用鋒利的金剛石鋸片切成厚度均勻的薄圓盤形晶片即晶圓。錠的直徑決定了晶圓的尺寸，例如150毫米（6 英寸）、200毫米（8 英寸）和300毫米（12 英寸）晶圓。晶圓越薄，製造成本越低，直徑越大，每個晶圓可以生產的半導體晶元數量就越多。因此，晶圓變得越來越薄，越來越大。第三步：研磨和拋光晶圓表面剛切完的晶圓需要經過加工，以獲得光滑、鏡面般的光潔度。剛切完的晶圓表面粗糙且包含瑕疵，這可能會對電路的精度產生負面影響。拋光液和拋光機用於拋光晶圓表面。在進一步加工之前拋光晶圓稱為裸晶圓，表示尚未製造晶元。使用許多物理和化學工藝在裸晶圓上製造集成電路後，晶圓最終將如下所示。讓我們一起看看晶圓各個部分的名稱吧！

1，晶圓(wafer)：作為半導體IC的核心原材料的圓形板（盤）。2，晶粒(die)：在晶圓上有許多小方塊，每個小方塊稱為一個晶粒，是集成電子電路的IC晶元。3，分割線(scribe line, 劃片槽)：這些晶粒肉眼看起來好像是相互粘在一起的，但實際上，晶粒之間有間隙。此間隙稱為分割線或劃片槽。分割線存在的目的是在晶圓加工後切出每個晶元並將其組裝成晶元。分割線的空間可以使金剛石鋸可以安全地切割晶圓。4，平坦區(flat zone)：引入該區域是為了幫助識別晶圓結構，並在晶圓加工過程中用作參考線。由於晶圓的晶體結構非常精細並且無法用肉眼判斷，因此以這個平坦區為標准來判斷晶圓的垂直和水平方向。5，凹槽(notch, 缺口)：最近出現了帶有凹槽的晶圓，取代之前的平坦區。帶有凹槽的晶圓比帶有平坦區的晶圓更高效，因為帶有凹槽的晶圓可以生產更多的晶元。半導體行業主要分為製造晶圓的晶圓行業和在晶圓上設計和製造電路的製造(FAB)行業。還有封裝行業，加工過的晶圓被切割成晶元並包裝以防止潮濕和物理損壞。今天，我們介紹了什麼是晶圓，晶圓的每個部分叫什麼，以及如何製造晶圓。我們希望您覺得這八個基本半導體工藝系列有趣且有幫助。

2. 龍芯是多少納米

龍芯是中國自主研發的一款高性能處理器，它集成了先進的集成電路技術，具備高性能、低功耗及安全可靠的特性。在製造龍芯的過程中，納米級別是決定其性能和功耗的關鍵因素之一。

首先，我們需要了解納米的概念。納米是長度單位，1納米等於10的負9次方米。在集成電路領域，納米代表晶體管的最小尺寸，這一指標對於處理器的性能至關重要。通常情況下，晶體管尺寸越小，處理器的性能和功耗表現越好。

龍芯的製造工藝融合了多種技術，如光刻、刻蝕和薄膜生長等。光刻技術是製造晶元的核心環節之一，通過精確控制光線照射到矽片上，將晶元圖案轉移到矽片表面。在光刻過程中，晶圓會經歷兩次曝光，一次正面曝光，另一次背面曝光。正面曝光用於生成晶體管的門電路和源極、漏極等結構，而背面曝光則用於形成晶體管的基極和集電極等結構。

龍芯採用了90納米的技術節點，同時結合了第二代英特爾x86架構和55納米製程技術。這意味著在相同的面積內，龍芯能夠容納更多的晶體管，從而顯著提升處理器的性能和功耗效率。此外，龍芯還自主研發了指令集Loongson指令集，並實現了從邏輯設計到物理設計的全面自主設計。

納米級別的選擇對處理器的性能和功耗具有重要影響。一般來說，晶體管尺寸越小，處理器的性能和功耗表現越佳。然而，隨著納米級別的不斷減小，製造過程中的挑戰和成本也在增加。因此，選擇合適的納米級別對於處理器性能和功耗的優化至關重要。

綜上所述，龍芯憑借先進的集成電路技術，實現了高性能、低功耗和安全可靠的特點。龍芯的納米級別對其性能和功耗有著決定性的影響。未來，隨著技術的不斷進步，我們相信龍芯將繼續優化其製造工藝和技術創新，為我國的信息化建設貢獻力量。