能卡我国脖子的芯片，到底为什么这么难制造？我国到底卡在了哪个环节，你知道吗？

芯片，又称为集成电路、微电路，是当今世界最重要的精密元器件，广义上包括逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片、射频芯片等多种类型。它们广泛应用于手机、计算机、汽车、医疗设备、家用电器等场景，未来的机器人、低空经济的崛起，也离不开芯片。

所有这些领域，要么是引领整个未来科技的，要么是和我们的生活息息相关的，其重要性都不言而喻。作为支撑它们发展的芯片，更是绝对不可或缺的技术。

了解计算机基础的朋友都知道，别看计算机的功能非常丰富，其实说到底，全都是通过二进制的“1”和“0”实现的。而这个二进制，则是通过海量的微电子开关的“开”和“关”来输入信号的。这里提到的开关，就是晶体管。

芯片的尺寸是有限的，否则制造出来的设备就会极其笨重，失去了使用价值。芯片性能提升的核心在于晶体管密度的提升，也就是常说的“制程工艺”，例如7nm、5nm、3nm等。也就是说，同样大小的芯片，晶体管越小，容纳的数量就越多，芯片性能也就越强。

这么说，是不是就好理解一点了？

基本原理懂了之后，我们就进一步深入地了解一下，芯片到底是怎么造出来的。

制造芯片，需要一种重要的化学物质——硅。由硅制成的半导体，是整个芯片的基础，就像是一座大楼的地基一样，决定了整个建筑的稳定性。通过其特殊的性质，技术人员可以精确控制其特定区域的导电性，从而制造出能够开关的晶体管。如果是绝缘体或者是优良的导体，是无法实现这种精细控制的。

硅矿在被采集之后，会在一系列工艺之后被大幅提高纯度，再经过切片、抛光、清洗等流程，得到光滑、平整、无污染的晶圆表面，这一阶段称为“硅片制造”，是整个芯片的“地基”，后续的芯片就要在此基础上制造。

不过，芯片到底要做成什么样的，需要购买芯片的企业自行设计。比如苹果、英伟达、高通、联发科这样的企业，首先要按照代工企业的模式，设计好想要的芯片，把设计好的方案给到下游企业。

拿到这些方案后，芯片制造商就可以开工了。

首先，相关厂商需要通过热氧化的方式，在晶圆表面生长一层极薄的二氧化硅膜，用作绝缘层或栅介质。这个过程相当于给晶圆表面“穿上绝缘衣”，隔开不同功能区，防止电流串扰。

接下来，晶圆会经历薄膜沉积的过程，也就是在晶圆表面沉积各种功能薄膜，如导电层（金属）、介电层（绝缘）或阻挡层。这一步，是用来在晶圆表面“堆材料”，形成导电、绝缘或屏蔽层，为电路构建三维结构打基础。

第三步，就是光刻的过程，这是非常关键的一步，也是我国被卡脖子的关键一步。因为芯片的重要部分——晶体管，并不是制造出来再安装上去的，而是通过光刻的方式刻出来的。厂商会先在其表面涂上光刻胶，然后将电路图案从掩模精确投影到晶圆表面的光刻胶层中。随后通过曝光和显影的过程，形成电路。

参与这一步的重要设备，叫光刻机。目前世界上最先进的光刻机厂商，就是荷兰的阿斯麦（ASML），这是全球唯一的极紫外线（EUV）光刻机供应商。几乎所有7纳米及以下的芯片晶圆，都必须通过这种设备才能生产出来。

这样一台机器，可以卖到几千万甚至好几亿美元！即便如此，由于卡脖子的因素，我们就算加钱买，人家也不卖。所以，在光刻机方面尽快实现突破，是我国目前的重点之一。

第四步叫刻蚀，也就是去除未被光刻胶保护的材料部分，保留下图案区域，属于第三步的后续步骤。

第五步是离子注入 / 掺杂，主要是将杂质原子（如硼、磷、砷）打入硅中，形成 n 型或 p 型区域，以调控晶体管电特性。

需要注意的是，这一系列过程不是一次性就能完全达到目的的，需要多次循环。因此，在第六步中，厂商还需要进行化学机械抛光，在多层工艺中使表面重新平整，为下一次光刻创造平面。

再然后，就是金属互联，通过金属布线把晶体管互相连接起来，形成完整的电路网络，使得这些晶体管可以相互配合输入或输出指令。

最后一步，就是检验与测量，也就是在各关键步骤之后检测是否有缺陷、厚度误差、图案偏移等。

经过多次的循环工序，芯片才能制作完成。不过，这也只是完成了前端的工作。我国宝岛著名的芯片生产企业台积电，主要就是完成这个工作的。

要知道，芯片不是一枚一枚制造的，而是在同一块晶圆上同时刻蚀大量的电路。在后端工序中，就需要对它进行切割，才会形成一片片单独的芯片。

在切割之后，还有键合、封装成型以及测试等工序。键合就是给芯片加上引脚、封装基板；封装成型就是给芯片加上外壳；测试就是检测功能、电性能、可靠性等。上述过程，合称为封测。等到封测工作结束后，芯片就可以卖给下游企业，焊接到各种设备上了。

在封测这一步，我国的大陆企业还是有一些比较优秀的翘楚，在世界范围内也已经达到先进水准了。

总的来说，我国受制约比较大的环节，第一个是EDA工具，也就是用来设计先进芯片的工具；第二个是光刻机，即便是最先进的自主光刻机，和阿斯麦也有不止一代的差距，只能在成熟制程方面在国际上保持一定的竞争力；光刻过程中用到的光刻胶、光刻气体、显影液等材料，我国同样只能在高端之下有一定的竞争力。

总之，芯片制造是一个十分复杂的工程，对于任何一个国家来说，以一己之力完成全产业链的领先，都是极其困难的。

但话说回来，这么难的事，如果天底下只有一个国家能实现，大概也就是我国了吧。虽然道路依然曲折，终点依旧遥远，但只要我们坚持走下去，相信总有一天可以实现完全的独立自主，领先全球。