把指甲盖大的芯片拆到最后一层,我们到底在跟什么较劲?

上周在南京紫金山脚下的实验室,我凑头看朋友做实验,他用防静电镊子夹着一块指甲盖大的硅片,我手一哆嗦,胳膊肘碰了下桌子。

我当时魂都飞了。

他比我跳得还高。

那东西一块成本快两万,是给新能源汽车做的动力控制芯片,要是摔碎了,他们组半个月的实验就白做了。我蹲在地上捡了五分钟,才把散在防静电垫上的硅片碎片全部拢到一起,生怕漏了一块,最后还帮他扫了三遍地面。

你每天摸的东西里,藏着几十块芯片

很多人对芯片的印象还停留在手机里那颗负责算大账的主芯片,觉得只有几千块的数码产品里才配装这东西。其实根本不是。

你手里的Type-C充电头里有一块,专门控制充电电流,防止过充烧坏电池;你戴的无线耳机里有一块,管着降噪算法,把外界的噪音挡在外面;甚至你家里的空调遥控器,拆开外壳,里面也躺着一块指甲盖大的芯片,负责接收你按的每一个按键指令。

消费电子设备内部拆解芯片分布特写
消费电子设备内部拆解芯片分布特写

我之前一直以为芯片就是个缩小版的电路板,直到那天蹲在地上帮他捡碎片,他拿放大镜凑到我眼前给我看,说这上面不是什么印在板子上的线路,是几亿个比细菌还小的微型开关。每个开关就像一个小闸门,开和关分别代表0和1,所有的计算、所有的控制指令,全靠这些闸门的开合来完成。

那种感觉就像你把整个北京的常住人口,全部塞进一个指甲盖大的盒子里,还要求每个人都能在指定的时间走到指定的位置,不能堵车,不能迷路,不能撞在一起。

真的。

你别笑。

刻这些开关的“笔”,细到你根本看不见

要把几亿个开关整整齐齐刻在指甲盖大的硅片上,靠手工肯定是没戏的,用的是一种叫光刻机的设备。很多人听过这个名字,但不知道它的精度到底有多夸张。

你平时用的自动铅笔,笔尖最细能画出0.5毫米的线,大概是一根头发丝的宽度。而光刻机在硅片上刻出来的线,宽度是头发丝直径的万分之一。

什么概念?相当于你站在紫金山的山顶上,能看清山脚下草坪上爬的一只蚂蚁的触角。

EUV光刻机对准硅片曝光工作场景
EUV光刻机对准硅片曝光工作场景

我上次进他们的洁净车间,这里的洁净度比三甲医院的手术室还要高十万倍,穿了三层无尘服,两层鞋套,戴了两层口罩,连眼镜都要套上一层防尘罩,走进去之前还要在风淋室吹三分钟,把身上的浮尘全部吹掉。就这,朋友还反复跟我强调,进去之后千万不要摸任何设备,连呼吸都要轻一点——因为车间里哪怕飘了一个比头发丝小几十万倍的灰尘,落在正在刻的硅片上,可能就会把好几条刻好的线路堵死,整批芯片直接报废。

我当时站在里面,连大气都不敢喘,生怕打个喷嚏,给人造成几万块的损失。

所谓的“卡脖子”,从来不是某一个零件的事

很多人聊起芯片的事,第一反应就是“我们造不出光刻机,所以被卡脖子了”。

说实话,这话说的对,但也不全对。

就像你煮一碗面,你得有面粉,得有水,得有锅,得有煤气,哪一样缺了都煮不熟。造芯片也是一样,光刻机是很重要的一步,但不是全部。

比如做芯片要用到的特种气体,纯度要到九个九——也就是99.9999999%的纯度,一立方米的气体里最多只能有一个灰尘颗粒。之前这种气体全靠进口,人家说涨价就涨价,说断供就断供,一升就要卖好几万。现在国内的厂子自己能做了,价格直接砍到了十分之一,纯度还能达标。

还有封装用的树脂材料,就是把刻好的芯片封起来,保护它不受潮、不受磕碰的那层黑胶,之前也是全靠进口,人家给什么价我们就得接什么价。现在我们自己研发的材料,性能不比进口的差,人家的价格直接就降下来了。

不过话说回来,我那天帮朋友捡完碎片,他跟我吐槽,说之前很多人觉得造芯片就是砸钱买设备,买回来就能做。哪有那么简单。

就像你买了贵的离谱的专业画笔,不代表你就能画出传世的作品。你得知道怎么调颜料,怎么运笔,怎么把握哪个角度的光最合适。造芯片也是一样,设备买回来,你得慢慢调参数,试错几十次几百次,才能做出合格的产品。

很多人一提起芯片就焦虑,觉得我们什么都做不出来。

其实真的没必要。

你想啊,十几年前我们连手机的屏幕都要全靠进口,现在我们自己做的屏幕,全世界的消费者都在用。芯片也是一样,不是我们做不出来,是之前我们起步晚,人家已经在赛道上跑了几十年了,我们刚起步,追肯定要花点时间。

就像你学骑自行车,一开始总摔,摔个十几次二十几次,慢慢就会了。总不能因为摔过几次,就再也不碰自行车了对吧?

那天从实验室出来,朋友塞给我一块他们做坏的残次芯片,我现在把它串在钥匙扣上,没事就拿出来看看。

就这么个指甲盖大的东西,上面刻了几亿个看不见的小开关,藏着我们现在所有的科技生活。

你说有意思不?

作者|科技

排版|科技

审核|小准

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