最早的計(jì)算機(jī)和CPU確實(shí)是一個(gè)個(gè)晶體管電線連接而成。據(jù)相關(guān)資料表明，最早的計(jì)算機(jī)體積非常大，用了18000個(gè)電子管，占地150平方米，重達(dá)30噸，耗電功率約150千瓦，每秒鐘可進(jìn)行5000次運(yùn)算。雖然運(yùn)算能力對于現(xiàn)代來講不咋樣，但是在那個(gè)年代是非常牛了，現(xiàn)在普通家庭的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力每秒可達(dá)到1萬億次以上。

現(xiàn)在我們所用的芯片上面，成千上萬個(gè)晶體管并不是一個(gè)一個(gè)裝上去的，那么小的零件，沒辦法一個(gè)個(gè)裝上去。至少目前的工藝水平是達(dá)不到的，即使能達(dá)到這樣的精度，做出來的不良品也高的驚人。試想一下，一個(gè)CPU上面有上億個(gè)零件，只要有一個(gè)零件品質(zhì)或者裝配有問題就會(huì)不合格。

那它到底是怎么做出了的呢？其實(shí)它是通過光刻、顯影、腐蝕等步驟一步一步制造出來的。我也沒在CPU公式上過班，不過在柔性電路板公司工作過一段時(shí)間，大概給大家介紹一下吧。如果有不準(zhǔn)確的地方，歡迎大家指正。

準(zhǔn)備工作

芯片CPU主要成分是硅，而沙子中硅含量非常高，但是是以二氧化硅(SiO2)的形式存在。為了得到純凈的硅，把沙子通過提純?nèi)コ匙又械拟}、鎂等雜質(zhì)。再通過碳脫氧還原得到純凈的硅，最好再經(jīng)過凈化就得到了單晶硅棒。單晶硅棒呈圓柱狀，硅純度非常高，99.999%以上。

第一階段（晶體管制造）

切片：把單晶硅棒切成薄片，單晶薄片一般直徑為200mm，厚0.5-1.5mm。

拋光：把單晶硅片拋光，據(jù)說單晶硅片表面平整度在0.2納米以上，比我們平常用的鏡子還要亮100倍。這就是我們常說的晶圓。晶圓是CPU處理器的基礎(chǔ)，一個(gè)晶圓上可以做成千上百個(gè)處理器。

沉淀：通過沉淀方法在單晶硅片上沉淀一層二氧化硅，再沉淀一層氮化硅。

滴膠：滴上光刻膠，利用旋涂技術(shù)把光刻膠均勻涂抹在晶圓的表面，讓晶圓表面形成一層光刻膠薄膜。光刻膠主要是用來保護(hù)表面不被顯影液溶解，但是它被曝光（紫外線照射）過后就會(huì)變成容易溶解。

光刻：利用掩膜、透鏡把掩模上事先設(shè)計(jì)好的電路投射到晶圓上。掩模是由透明和不透明的模板制作而成，當(dāng)紫外光線透過掩模照射，再通過透鏡把電路圖縮小，投射到晶圓上。這個(gè)原理就像投影儀，投影是把字放大，這個(gè)是把電路圖縮小。

顯影

把光刻的晶圓放入顯影液中，這樣被紫外線照射過的光刻膠就會(huì)被腐蝕沖洗掉，沒有被紫外線照射的地方就保留了下來，這個(gè)有點(diǎn)像沖洗膠卷。

腐蝕

再把顯影液洗掉，放入腐蝕液中，這樣沒有被光刻膠保護(hù)的氧化硅和氮化硅部分就腐蝕掉了。

沖洗以后，放入另外一種腐蝕液中，沒有被光刻膠保護(hù)的硅繼續(xù)被腐蝕掉一層。

然后填入一層二氧化硅作為絕緣層

再利用碾磨和腐蝕工藝讓硅露出來

接下來就是離子注入工藝了

離子注入

用同樣的方法，在圓晶上涂上光刻膠，再利用光刻、顯影技術(shù)，把需要離子注入的部分空出來，其他部分通過光刻膠保護(hù)。通過離子束注入到裸露的硅基底上（上圖灰色部分），從而改變硅表面的極性。

再重復(fù)上述步驟幾次，作制出柵極絕緣介質(zhì)、源極與漏極，這樣晶體管就做成啦。接下來就是第二階段。

第二階段（連接各元器件）

同樣用滴膠、光刻、顯影、腐蝕等方法在二氧化硅上開出槽，然后用金屬鎢或銅填充作為各晶體管之間的電線。根據(jù)工藝不同，晶體管和連接線簡單的有幾層，復(fù)雜的甚至達(dá)到幾十層。也就是說還要重復(fù)上述步驟幾十次，整個(gè)過程甚至達(dá)到幾百個(gè)步驟。

到此為止，芯片基本上就完成了。

接下來就是把晶圓上一個(gè)個(gè)芯片分割開來，每一小塊就是CPU的內(nèi)核。然后放入CPU基板上，利用引線把芯片與封裝引腳連接。再加入蓋子封起來，防止外界灰塵和水汽污染。

第三階段（檢測）

成品作制完成以后，最后經(jīng)過各道工序檢測。達(dá)不到要求的被丟棄，達(dá)到要求以后就可以裝箱出貨了。

現(xiàn)在你應(yīng)該明白，為什么做CPU的主要材料就是沙子，但是沙子那么便宜，而芯片卻那么貴？