台灣省的台積電有多強，測試1納米是一根頭髮絲直徑的六萬分之一

台積電使用錯綜複雜的尖端激光蝕刻， 將不到一千分之一紅細胞大小的細節展現在最純凈的晶片薄硅上。台積電使用的是超強機器人大軍在軌道上進行生產，這些機器人行走的量相當於每天繞地球十圈，人們生活中所用的汽車手機都離不開台積電生產的晶元。

台積電裡面令人毛骨悚然的黃色燈光是做什麼的呢？今天就深入了解世界上最大的電腦晶元工廠，在日常生活中讓你說出世界上最重要的晶元製造商的名字，你可能會說英特爾、AMD、Arm或三星。可能大多數人從未聽說過台積電，中國台灣省的台積電目前控制著一半以上的定製晶元市場。

據報道,台積電單廠造價價值170億美元。從某種意義上說，這使它成為有史以來建造的最昂貴的工廠，通過對比特斯拉在上海新建的超級工廠只花費了它的五分之一。

該公司在相對默默無聞的情況下為蘋果、華為、以及世界各地的各種汽車製造商服務，台積電的代工服務使其能夠完全集中精力，在其晶元的微小規模和無與倫比的複雜性上打破新的界限。

隨著時間的推移，計算機變得越來越快、越來越強大。例如，筆記本電腦搭載台積電製造的m1晶元，該晶元在每平方毫米的矽片上塞滿了超過1.7億個晶體管。

五納米是什麼概念？做個比較，一個病毒大約是5納米的十倍，一個紅細胞比5納米大100倍，這比一根人的頭髮絲小60000倍。五納米不是終點，台積電已簽訂供貨合同採用3納米架構的晶元，台積電甚至在涉及半金屬鉍的工藝試用1納米晶元。

那麼你們想知道台積電是怎麼生產尖端生產晶元的嗎？台積電工廠的核心無塵室，台積電新的晶圓廠擁有相當於22個足球場，約1600000平方米大小的潔凈室。台積電潔凈室，更準確地說是十級潔凈室，這基本上意味著它們是保持在每立方英尺體積少於10個灰塵顆粒的狀態。可以想像，在這樣的納米尺度上工作意味著甚至最微小的異物都會對精密電路造成嚴重破壞，所以晶圓廠的工人一台積電僱傭了超過50000名員工需要在之前徹底清理。這意味著把外面的鞋子藏在儲物櫃里，把頭髮扎在網裡，並進行徹底空氣淋浴，來自外界的常規空氣通過多層過濾系統，以防止外界的顆粒物進入。

對環境干擾干擾也進行了嚴苛的要求，溫度濕度波動、隨機振動甚至磁場都受到嚴格控制，台積電最重要的原材料硅恰好是在地殼中發現的最豐富的元素，石英砂被精鍊成的硅純度99.999999999%，高純度硅以鋼瓶形式運送到潔凈室，圓柱體被切成薄片。

在工作中，精度是必須的，因為即使是最輕微的錯誤也會導致問題，矽片首先用化學物質處理，包括砷、磷和硼來優化導電性和其他有用的特性，這些晶圓被移動到所謂的分割區被放置在一個可精確控制溫度和氣體流量的烤箱管，在晶片表面形成絕緣硅化合物膜。

晶元應該既導電又絕緣，所以下一步過程稱為離子注入，將帶電離子注入特定的預選區域的矽片，電導率水平通過在此階段微調離子滲透深度來操縱最終晶元。從那裡晶片被移動到所謂的化學氣相沉積或晶圓廠的CvD區域，其中固態反應物由化學反應形成，為薄光敏薄膜沉積在晶元上。

晶元架構是晶元的關鍵，它不是用機器雕刻出來的，而是用光。這種特殊的先進的技術在晶圓廠的光刻區域進行，光通過蝕刻有晶元布局的鉻板，讓它穿過的光蝕刻成感光薄膜，它雕刻出所有這些微小的特徵和路徑，晶元設計本身顯然是受到嚴格保護的商業機密，每一層的密集、複雜的架構。晶元通常具有20到30層包裝在一起，從計算機輔助設計系統進行生產，晶圓就會移動到蝕刻區域，精細化學用於去除任何多餘的硅，然後將其拋光直至平整。仔細檢查，然後堆疊以製成最終的晶元。

所有這些部件都在天花板上使用機器人運送，12英寸硅膠圓筒是對人來說太重了，這些機器人每天總共行駛約400000公里。

那麼潔凈室的黃燈是做什麼的呢？大家都知道台積電用光來雕刻晶元，黃光有很長的電磁波長，因此不會干擾光刻工藝。

對於台積電最大的挑戰是邁向1納米及更遠的美麗新世界，台積電使用較新的工藝，正是大名鼎鼎的極紫外光刻，達到其他晶元製造商根本無法競爭的更精細細節。相比之下，老牌晶元製造商英特爾被迫尷尬地收回其當初的豪言壯語，英特爾計劃將其20%的五納米甚至七納米晶元製造外包給台積電。

台積電對全球經濟的核心作用，本身已經成為焦點最近的全球晶元短缺已經導致像豐田、福特和大眾汽車製造商停止生產，因為他們無法足夠快地獲得台積電晶元。台積電目前正在向中國大陸擴張並在歐洲和美國開設工廠。

對台積電的技術有什麼高見歡迎評論區交流，如果你覺得視頻不錯請記得關注和長按點贊支持一下。