大家都知道臺積電世界第一名的晶圓代工廠，不過，你知道晶圓和芯片到底是什么，又有多重要嗎？

認(rèn)識晶圓和芯片之前，先認(rèn)識半導(dǎo)體

地球上的各種物質(zhì)和材料具有不同的導(dǎo)電性，導(dǎo)電效果好的稱為“導(dǎo)體”，無法導(dǎo)電的稱為“絕緣體”，介于導(dǎo)體和絕緣體之間的就是“半導(dǎo)體”。

在半導(dǎo)體中加入某些雜質(zhì)，就能改變和控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，并將它做成電子元件，例如在硅里加入微量的砷、磷或硼，就能制成電晶體，而電晶體是芯片最重要的元件之一。由于硅的物理性質(zhì)穩(wěn)定，是最常被使用的半導(dǎo)體材料，近年又研發(fā)出第 2 代半導(dǎo)體砷化鎵、磷化銦，和第 3 代半導(dǎo)體氮化鎵、碳化硅、硒化鋅等。

晶圓是用沙子做成的，你相信嗎？

自然界中的硅，通常是以二氧化硅或硅酸鹽等型態(tài)，存在于沙子、土壤和巖石之中，而且硅是地殼中含量僅次于氧的元素，換句話說，自然界里到處都有晶圓的原料。但要取得可以使用的硅，必須用高溫還原二氧化硅，把純硅提煉出來。

硅不是金屬，物理性質(zhì)比較接近于碳，外觀是深灰色晶體狀，反光的時候帶有藍(lán)色，所以看起來象是金屬。

晶圓和芯片到底是什么呢?

晶圓(Wafer)是以半導(dǎo)體制成的圓片，過去主要以硅為原料，故也常稱為硅晶圓。經(jīng)過一連串加工程序，就能在晶圓上刻出電路，再切割成許多相當(dāng)于指甲大小的芯片(Chip)，就象是一次做好一大塊蛋糕或一大片披薩，再切片販?zhǔn)邸?/p>

芯片的正式名稱是“積體電路”(Integrated Circuit)，簡稱為 IC，是一種集合電晶體、二極體、電阻器、電容器等元件的小型化電路，主要用來處理數(shù)位訊號、邏輯運算和儲存資料，簡單來說，就象是電子產(chǎn)品的大腦。一片芯片可以容納數(shù)億個電晶體，可想而知，芯片制造是多么精密的技術(shù)。

沒有芯片，世界會滅亡！

所有的電子產(chǎn)品都需要芯片，包括電腦及周邊設(shè)備、通訊產(chǎn)品、消費性電子、汽車工業(yè)等。

由于人類對電子產(chǎn)品的依賴度越來越高，而且芯片生產(chǎn)的速度跟不上需求的增加，因此芯片近年來被各國視為“戰(zhàn)略物資”。

硅谷的名字是這樣來的！

最早發(fā)明電晶體的，是美國貝爾實驗室的威廉．蕭克利(William Shockley)、約翰．巴丁(John Bardeen)和華特．布拉頓(Walter Brattain)，3 人還因此獲得諾貝爾物理獎。蕭克利在加州山景市附近創(chuàng)立了美國第一家半導(dǎo)體公司，后來旗下員工開枝散葉，相繼在當(dāng)?shù)爻闪⒖旖莅雽?dǎo)體(Fairchild Semiconductor)、英特爾(Intel)、AMD 等知名的科技公司。由于硅是半導(dǎo)體的主要原料，當(dāng)?shù)乇阌辛斯韫?Silicon Valley)的稱號。

晶圓和芯片是如何制造的？

1.從沙子里提煉出純硅

2.將硅制成硅晶棒（過程稱為“長晶”）

3.將硅晶棒切片、研磨、拋光，做成晶圓

4.設(shè)計 IC 電路／利用光罩技術(shù)將電路復(fù)制到晶圓上

5.經(jīng)過測試后進(jìn)行切割、封裝，成為芯片

6.芯片再經(jīng)過測試，就可以組裝到印刷電路板上，再安裝至電子產(chǎn)品內(nèi)

晶圓為什么有不同尺寸？N 奈米又代表什么?

晶圓的尺寸指的是它的直徑大小，就跟蛋糕一樣。早期的技術(shù)只能做出 2～4 寸的晶圓，隨著技術(shù)進(jìn)步，逐漸發(fā)展出 6 寸、8 寸、12 寸、18 寸，甚至 20 寸以上的晶圓。晶圓越大可以制造出越多芯片，讓生產(chǎn)成本降低，但相對需要的技術(shù)層級也越高，才能維持一定的良率。

至于我們常聽到的 N 奈米，指的是芯片內(nèi)電晶體的閘極長度，也就是電晶體電流通道的長度，通道越短，耗電量越低，性能就越好。10 奈米以下稱為先進(jìn)制程，12 奈米以上則稱為成熟制程，目前臺積電已經(jīng)領(lǐng)先全球研發(fā)出 7 奈米、5 奈米、3 奈米制程。