28、集成电路入门指南

集成电路入门指南

1. 集成电路制造探秘

集成电路的制造过程十分复杂，却鲜少在媒体上得到应有的关注。每次看到历史频道的《现代奇迹》节目花一小时介绍铲子、卡车等内容，却不讲讲集成电路，实在让人恼火。不过，了解集成电路的制造并非使用它们的必要前提，不过其制造过程本身相当有趣。

1.1 摩尔定律的奇迹

摩尔定律广为人知，它大致预测了单个集成电路上可放置的晶体管数量大约每两年会翻一番。英特尔创始人之一戈登·摩尔在1965年首次提出这一预测，最初他认为晶体管数量每年就会翻番，到了70年代中期，发展速度稍有放缓，预测也随之调整。

摩尔定律的惊人之处在于，电子技术复杂性的增长是指数级的，而非像大多数技术那样是渐进式的。以汽车行业为例，汽车的燃油效率每年只是逐步提高。戈登·摩尔曾调侃，如果汽车行业遵循摩尔定律，一辆劳斯莱斯的油耗能达到每加仑行驶五十万英里，而且买一辆新车比支付停车费还便宜。

多年来，科学家们多次担心摩尔定律即将走到尽头，因为芯片制造技术似乎接近了一些无法突破的物理极限，比如蚀刻电路所用光的波长。但每次都有新的技术突破让制造商绕过旧的限制。摩尔定律已经持续了50多年，而且在可预见的未来有望继续生效。

一种可能的解释是，摩尔定律已经成为了一个自我实现的预言。集成电路制造商依据摩尔定律设定自己的工程目标，并全力以赴去实现这些目标。因此，摩尔定律成了半导体行业的目标。

1.2 典型制造流程

集成电路的制造过程因芯片类型而异，但典型的流程如下：
1. 将一大块圆柱形硅晶体切成约百分之一英寸厚的薄片。每片晶圆可用于制造数百或数千个成品集成电路。
2. 在晶圆上涂上一