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芯片制造：从沙子到“智慧大脑”的奇幻旅程（第4页）

（1）沉积绝缘层

常用的绝缘材料是二氧化硅，沉积方法有“化学气相沉积（CVD）”：把晶圆放进反应室里，通入含有硅和氧的气体（比如硅烷和氧气），在高温下，这些气体在晶圆表面发生化学反应，生成二氧化硅薄膜，均匀地覆盖在晶圆表面，就像给晶体管盖了一层“绝缘被子”。

绝缘层沉积好后，还要通过光刻和蚀刻，在需要连接导线的地方“打洞”——这些洞叫“通孔”，就像房子里的“插座孔”，用来连接上下层的导线。

（2）沉积金属导线

接下来要在绝缘层上沉积金属导线，把各个晶体管连接起来。早期的芯片用铝做导线，但铝的电阻较大，传输速度慢，现在先进制程的芯片都用铜做导线，因为铜的电阻小，能让电流传输更快，功耗更低。

铜导线的沉积需要“大马士革工艺”：先在绝缘层上用蚀刻技术刻出导线的“凹槽”，然后用CVD或电镀的方法把铜填充到凹槽里，再用“化学机械抛光（CMP）”技术把表面多余的铜磨掉，只留下凹槽里的铜导线。这就像在墙上刻出电线槽，把电线埋进去，再用水泥把表面抹平一样。

导线层也是分层的，不同层的导线通过“通孔”连接，形成立体的电路网络。层数越多，电路越复杂，芯片的性能也越强。

五、芯片的“体检”与“切割”：挑出好芯片，切成小块

经过几十道工序，晶圆上已经布满了密密麻麻的芯片——一块12英寸的晶圆上，可能有几百个甚至上千个相同的芯片，就像一张饼干烤盘上烤出的一整盘饼干。但这些芯片不是都能用，得先“体检”，再切成小块。

1. 晶圆测试：给每个芯片做“全面体检”

晶圆测试用的设备是“探针台”，上面有无数根比头发丝还细的探针，能精准地接触到晶圆上每个芯片的“测试点”。探针台会给芯片通上电，测试它的电压、电流、运算速度、功耗等性能指标，就像给新生儿做全面体检一样。

测试过程中，会把不合格的芯片做上标记（比如用墨水点一下）。这些不合格的芯片可能是因为光刻对齐误差、蚀刻过度、掺杂不均等原因导致的，直接报废。测试的通过率叫“良率”，良率是芯片制造的核心指标之一——良率越高，成本越低；良率越低，可能连成本都收不回来。先进制程的良率很难提高，比如7纳米芯片刚量产时，良率可能只有50%左右，后来通过工艺优化才能提升到80%以上。

2. 切割晶圆：把“饼干”切成“小块”

测试完成后，就可以把晶圆切成单个的芯片了。用到的设备是“晶圆切割机”，上面装着金刚石刀片，硬度极高，能精准地沿着芯片之间的“切割道”（没有电路的空白区域）切割。

切割的时候要非常小心，因为晶圆很薄，容易碎裂，而且芯片上的电路很精密，稍微用力过猛就会损坏。切割完成后，就能得到一个个独立的芯片，行业里叫“裸片”（Die）。这时候的裸片还是“光秃秃”的，没有外壳，很容易受到外界的损坏，也没法直接连接到其他设备上。

六、芯片的“最后一步”：封装与测试，给芯片“穿外套”

裸片不能直接用，还得进行“封装”——给它套上一个保护外壳，再引出引脚，最后还要做一次“最终测试”，确保芯片能正常工作。