智能制造：大国迈向强国的关键引擎- 工业快报

智能制造：大国迈向强国的关键引擎

产业资讯 / 来源：工业快报 / 作者：工业快报 / 发布时间：2025-01-09

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芯片制造技术的工艺流程

晶圆制造：从沙子中提取的二氧化硅经过高温熔炼等工艺，提纯为高纯度的电子级硅。将提纯后的硅熔化成液体，再通过提拉法等方法，缓慢拉制成单晶硅锭。使用金刚石锯等精密工具，将单晶硅锭切割成一定厚度的薄片即晶圆。最后对晶圆表面进行研磨和抛光处理，以获得光洁、平整的表面。

光刻：先使用通用计算机辅助设计（CAD）软件设计电路并制作掩模板。然后在晶圆表面均匀涂抹一层对光敏感的光刻胶。将光源发出的光线经过掩模板照射到晶圆片上，使掩模板上的图形转移到晶圆片上的光刻胶上。用化学显影液溶解掉光刻胶中可溶解的区域，使可见的图形出现在晶圆片上，显影后再进行高温烘培，使剩余的光刻胶变硬并提高粘附力。

蚀刻：

湿法蚀刻：将晶圆片浸入到含有特定化学剂的液体溶液中，利用化学反应来溶解掉未被光刻胶保护的半导体结构。

干法蚀刻：用等离子体或者离子束等来对晶圆片进行轰击，将未被保护的半导体结构进行去除。

离子注入：通过离子注入机，将特定种类的离子（如硼、磷等）注入到晶圆表面的特定区域，以改变这些区域的导电性，形成 pn 结等结构。

薄膜沉积：使用化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等方法，在晶圆表面沉积一层或多层薄膜，用于形成电路中的导线、绝缘层等结构。

测试与封装：对制造完成的芯片进行功能测试、性能测试和可靠性测试等。将芯片固定在封装基板上，并连接引脚，通过将设备密封到陶瓷或塑料包装中来完成包装。

芯片制造技术的现状

先进制程不断推进：目前全球芯片制造的先进制程已经进入到 7nm、5nm 甚至 3nm 阶段。例如台积电、三星等公司在先进制程方面处于领先地位，能够大规模量产 5nm 芯片，并且在 3nm 制程上也取得了重要突破。

技术难度与成本增加：随着制程的不断缩小，芯片制造面临着越来越多的技术挑战，如光刻技术的极限、量子效应等问题。同时，研发和生产先进制程芯片的成本也大幅上升，需要巨额的资金投入和大量的高端人才。

芯片制造技术的发展趋势

新型材料的应用：碳纳米管、二维材料等新型导体材料具有更高的电子迁移率和更好的电学性能，有望替代传统的硅材料，突破现有芯片性能的瓶颈。

3D 封装技术的发展：通过将不同工艺、不同材料的芯片在三维空间中集成，实现更高效、更低功耗的芯片设计，提高芯片的集成度和性能。