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在一台电脑的所有部件中，中央处理器是最最昂贵的。至于原因，我们就需要从它们的制造工艺开始。


制造一块复杂的微机芯片是一项漫长的过程。其中包括培养一块尽可能纯净的硅片，然后利用机械技术，令人难以置信地精确度，用其制造一层一层的电路布局。如果你想知道处理器什么那么昂贵，那么，这篇短文将会给你明确的解答。

寻找硅晶体

我们从硅，或者是二氧化硅开始吧。这种混合物主要来自普通的沙子。第一个步骤是获得一块不太纯净的硅，并通过一系列工艺将其进行初步地提纯。这一步仅仅是冶金意义上出产的硅。不纯的硅首先将被投入到一个有电弧的熔炉里，它包含一些碳元素的杂质，比如是煤炭或者木头。然后将其升温至2000度，这时，二氧化硅中的硅将从它的氧中被释放出来。这样，冶金步骤就结束了。

通过冶金，我们大概能得到符合化学实验室所要求的硅的纯度，但对于芯片来说是不够的。这就需要进一步地提纯。这显然是个更复杂的工艺。近些年来，将成品转化为硅的混合制品是目前最理想的做法，比如三氯硅烷，然后再次通过各类反应，将其重新转化为硅。这项工序最终将从起初的经过初步提炼的硅，提炼出棒状的纯净的硅晶体。经过三氯硅烷蒸汽在高温中的反应，将更多的纯净的硅结留在了棒上，而去处了大量的杂质。

芯片制造厂不会去用大块的纯净的硅，他们需要的一块巨大无比的单晶硅。这种晶体，将从更大的熔炉里制造。纯净的硅片将被放入到熔炉中的坩埚里，单晶硅就会连接到上面的机械臂。熔炉将被升温至1500度，硅片便熔化了。这时，机械臂将滴落的熔化了的硅引导出熔炉，就开始产生了一层层的高质量的单晶硅。最后，我们将获得这块直径大概为300mm，长为6英尺。之后，它们将被送往高精度的车床，去处毛糙的边，并精确地加工至300mm的直径。在那里，金刚刀片将他们削成约为0.75mm厚的薄片。这些薄片将被磨光，并卖给芯片商们。一块300mm的薄片价值3000美刀，当这些薄片被送至电脑芯片制作厂后，真正的乐趣才开始。芯片将会在人类已知的最最干净的环境开始制造。事实上，那里空气的纯度比医院里重病房里要高1000倍以上，而处理器还是复杂的，我们只指出大概的要点。

 

光刻法

微芯片的制造工艺是围绕光刻法的想法展开的。厂家接到一片硅片后，将它送到他们的制造部门。光刻法的工艺将从给硅片涂上一层感光性树脂这种化学材料开始。这种材料的特性是当它遇到紫外线将变的粘稠而又易于剥落，而未被照射部分能保持固体状态。当这块模板覆盖到硅片表面，然后用紫外线照射，紫外线只能从模板的开口出通过，所以，感光性树脂能精确地控制硅片上的空点。当感光性树脂与紫外线发生反应时，它就能从那些特定的方位脱落，于是，硅片在脱落的部分被暴露，而其他部分能够被未反应的感光性树脂保护。暴露在外的硅被各类腐蚀剂侵蚀掉，然后用特殊的溶剂将剩余的感光性树脂去处。这时留下的是一块与原始模板刚好相反的硅片。然后，一层起绝缘作用的二氧化物被覆盖上，接着还有一层多晶硅，作为芯片各层相互连接的导体。

同样的感光性树脂和模板工艺也被应用于绝缘体和传导体的修整。为了改变硅片中各个部分的传导特性，硅片将被灌输入离子。这就是所谓的半导体的参杂。(刚学模拟电路，那么快就用上了^^)。当加入了合适浓度的离子后，就开始生产芯片的第二层。这和第一层的方法一样，先是硅片，然后是感光性树脂等等。第二层芯片将和第一层的那些有多晶体皱摺的点相连接，并和那些硅的二氧化物点保持绝缘。大概要20层就能制造出一块3D的芯片，每块300mm的晶体能够做出的芯片大约是500块。


当然所有工艺都比以上描述得要复杂得多，但大致的流程就是那样子的。这些都是测试的部分，每块芯片上的电路都要就被检测过的。一旦出现有缺陷的芯片，那它就被报废了。那些通过测试的芯片将被封装在我们平时用的CPU中，这些芯片在封装过程中将做最后一次的检测，看它是否运行平稳，然后就被送到那些电脑批发商，那些卖给你机子的商人手上。将CPU从加州海岸运送到你家门口的行程是遥远的，也是相当昂贵的。从两度提纯出来的3000美刀的晶体，到大量的腐蚀术。无论如何，这篇文章还是告诉了你CPU制造的基本概念，最后希望解答了这个所有人都疑惑的问题:"为什么CPU如此昂贵？"