简单说,数字半导体元件的原理其实很简单…

简单说,数字半导体元件的原理其实很简单:就是一堆二极管,开一下是1,关一下是0,来实现数字运算。但是,一个CPU需要很多很多二极管。大家现在常见的CPU I7,在你小指甲盖那么大的面积上,有17亿个二极管。这些二极管,从原理上说,是用光学(主要是激光)技术,从硅芯片上“雕刻”出来的。这就叫光刻。在一粒大米上刻出一个颐和园,很了不起了吧?光刻微笑不语。一根头发丝的直径大约是6万纳米,你先记得这个数字。光刻的一个工艺指标叫线宽,通俗说就是能雕刻的最小尺寸。中国目前自己研发的设备,听到的最大精度是90纳米,去年10月发布的,而且还是科研阶段,见图1.那是下面这个企业上个世纪的水平。英特尔现在量产的芯片中,最大精度用到了3纳米。也就是说,可以在一根头发的截面上,错落有致地刻2万下。目前最好的电脑CPU,差不多要5纳米技术才刻得出来。光刻机这个东西,最厉害的厂家居然在荷兰,叫ASML。他们工厂最爱说的一句话是:给你全套图纸你也造不出来。这是真的,他的市场份额是90%,尖端的就是100%,美帝日本还真的只能排队买它的。10纳米以上精度的,他的产量也高不了,每个月一台,现在的订单已经排到了后年。这玩意的样子就是图2那样。这只是芯片量产需要的十几种关键设备中的一种。别的一些设备,我们还是空白。除了设备,要把它玩转也不简单。几年前厦门联芯、中芯国际引进了28纳米设备,现在还没彻底玩转,良品率还比较低。更不用说,你得先自主设计出CPU了,才能上机器去刻。直接抄不行哦,这是最严密保护的知识产权。何况也没那么容易抄:90纳米的设备,怎么抄3纳米的雕刻品?所以我说,就尖端芯片来说,如果要达到自主开发和量产,我们下辈子都可能达不到英特尔、AMD他们的水平,不是瞎说的。1950年代,我们的差距还没有那么大。哈工大研制出第一台计算机的时候,当时真的与美帝只差了半代。现在差了接近三代。时间去哪儿了?今天先说到这里。

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