台湾省的台积电有多强，测试1纳米是一根头发丝直径的六万分之一

台积电使用错综复杂的尖端激光蚀刻， 将不到一千分之一红细胞大小的细节展现在最纯净的芯片薄硅上。台积电使用的是超强机器人大军在轨道上进行生产，这些机器人行走的量相当于每天绕地球十圈，人们生活中所用的汽车手机都离不开台积电生产的芯片。

台积电里面令人毛骨悚然的黄色灯光是做什么的呢？今天就深入了解世界上最大的电脑芯片工厂，在日常生活中让你说出世界上最重要的芯片制造商的名字，你可能会说英特尔、AMD、Arm或三星。可能大多数人从未听说过台积电，中国台湾省的台积电目前控制着一半以上的定制芯片市场。

据报道,台积电单厂造价价值170亿美元。从某种意义上说，这使它成为有史以来建造的最昂贵的工厂，通过对比特斯拉在上海新建的超级工厂只花费了它的五分之一。

该公司在相对默默无闻的情况下为苹果、华为、以及世界各地的各种汽车制造商服务，台积电的代工服务使其能够完全集中精力，在其芯片的微小规模和无与伦比的复杂性上打破新的界限。

随着时间的推移，计算机变得越来越快、越来越强大。例如，笔记本电脑搭载台积电制造的m1芯片，该芯片在每平方毫米的硅片上塞满了超过1.7亿个晶体管。

五纳米是什么概念？做个比较，一个病毒大约是5纳米的十倍，一个红细胞比5纳米大100倍，这比一根人的头发丝小60000倍。五纳米不是终点，台积电已签订供货合同采用3纳米架构的芯片，台积电甚至在涉及半金属铋的工艺试用1纳米芯片。

那么你们想知道台积电是怎么生产尖端生产芯片的吗？台积电工厂的核心无尘室，台积电新的晶圆厂拥有相当于22个足球场，约1600000平方米大小的洁净室。台积电洁净室，更准确地说是十级洁净室，这基本上意味着它们是保持在每立方英尺体积少于10个灰尘颗粒的状态。可以想象，在这样的纳米尺度上工作意味着甚至最微小的异物都会对精密电路造成严重破坏，所以晶圆厂的工人一台积电雇佣了超过50000名员工需要在之前彻底清理。这意味着把外面的鞋子藏在储物柜里，把头发扎在网里，并进行彻底空气淋浴，来自外界的常规空气通过多层过滤系统，以防止外界的颗粒物进入。

对环境干扰干扰也进行了严苛的要求，温度湿度波动、随机振动甚至磁场都受到严格控制，台积电最重要的原材料硅恰好是在地壳中发现的最丰富的元素，石英砂被精炼成的硅纯度99.999999999%，高纯度硅以钢瓶形式运送到洁净室，圆柱体被切成薄片。

在工作中，精度是必须的，因为即使是最轻微的错误也会导致问题，硅片首先用化学物质处理，包括砷、磷和硼来优化导电性和其他有用的特性，这些晶圆被移动到所谓的分割区被放置在一个可精确控制温度和气体流量的烤箱管，在芯片表面形成绝缘硅化合物膜。

芯片应该既导电又绝缘，所以下一步过程称为离子注入，将带电离子注入特定的预选区域的硅片，电导率水平通过在此阶段微调离子渗透深度来操纵最终芯片。从那里芯片被移动到所谓的化学气相沉积或晶圆厂的CvD区域，其中固态反应物由化学反应形成，为薄光敏薄膜沉积在芯片上。

芯片架构是芯片的关键，它不是用机器雕刻出来的，而是用光。这种特殊的先进的技术在晶圆厂的光刻区域进行，光通过蚀刻有芯片布局的铬板，让它穿过的光蚀刻成感光薄膜，它雕刻出所有这些微小的特征和路径，芯片设计本身显然是受到严格保护的商业机密，每一层的密集、复杂的架构。芯片通常具有20到30层包装在一起，从计算机辅助设计系统进行生产，晶圆就会移动到蚀刻区域，精细化学用于去除任何多余的硅，然后将其抛光直至平整。仔细检查，然后堆叠以制成最终的芯片。

所有这些部件都在天花板上使用机器人运送，12英寸硅胶圆筒是对人来说太重了，这些机器人每天总共行驶约400000公里。

那么洁净室的黄灯是做什么的呢？大家都知道台积电用光来雕刻芯片，黄光有很长的电磁波长，因此不会干扰光刻工艺。

对于台积电最大的挑战是迈向1纳米及更远的美丽新世界，台积电使用较新的工艺，正是大名鼎鼎的极紫外光刻，达到其他芯片制造商根本无法竞争的更精细细节。相比之下，老牌芯片制造商英特尔被迫尴尬地收回其当初的豪言壮语，英特尔计划将其20%的五纳米甚至七纳米芯片制造外包给台积电。

台积电对全球经济的核心作用，本身已经成为焦点最近的全球芯片短缺已经导致像丰田、福特和大众汽车制造商停止生产，因为他们无法足够快地获得台积电芯片。台积电目前正在向中国大陆扩张并在欧洲和美国开设工厂。

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