如何用沙子自制简易cpu?

问题:如何用沙子自制简易cpu?现在cpu太贵了,沙子就是二氧化硅就是CPU的主要成分,如何自制一个cpu处理器(只要在普通的笔记本上使用即可,其他的比如高级计算机不需要,速度不要太快,普通奔驰处理器即可)?

可以说,中央处理器(CPU)是现代社会飞速运转的动力源泉,在任何电子设备上都可以找到微芯片的身影,不过也有人不屑一顾,认为处理器这东西没什么技术含量,不过是一堆沙子的聚合而已。是么?Intel今天就公布了大量图文资料,详细展示了从沙子到芯片的全过程,简单与否一看便知。

回答:

简单地说,处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。

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生产芯片的主要原材料就是沙子,当然要借助专门的设备和工艺才能制作成芯片,可以说芯片制造就是点沙成金。一般如果用沙子自制简易cpu多少还是有点复杂,主要的流程主要有:

下边就图文结合,一步一步看看:

一、先将沙子使用特殊熔炉制作硅锭

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沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。

二、使用切割设备将硅锭切割成单个硅片,也就是我们通常说的晶圆

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硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS)平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭(Ingot)。

三、涂抹光刻胶,光刻

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单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克硅纯度99.9999%

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第一阶段合影

五、离子注入

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硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧?

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七、切割封装

晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。事实上,Intel自己并不生产这种晶圆,而是从第三方半导体企业那里直接购买成品,然后利用自己的生产线进一步加工,比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。值得一提的是,Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。

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第二阶段合影

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虽然制造cpu原材料沙子好找,但是高纯度硅的冶炼、芯片的IC设计、芯片的生产设备和工艺都很复杂,所以如果想用沙子制造简易cpu最好还是要找芯片代工厂代工。

光刻胶(Photo Resist):图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。

回答:

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谢邀了!这个么,自制是不可能的,不过既然敢想,我们也敢说!

光刻光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说,在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。

一颗商用民用要卖的处理器要经过沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,当然了,既然是自制,又不卖,那么这个步骤到了核心封装就可以结束了,什么测试,什么包装统统不要,就算这颗处理器爆炸了,也就炸死你一个人,不会害其他人的!

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光刻:由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理器,不过从这里开始把视野缩小到其中一个上,展示如何制作晶体管等部件。晶体管相当于开关,控制着电流的方向。现在的晶体管已经如此之小,一个针头上就能放下大约3000万个。

先找一堆沙子,然后你用仪器(什么仪器自己去找,自己去买,假设你能买得起)脱氧,拼命脱氧,脱到最后不能脱了!你就看到:啊,那亮晶晶的东西莫非就是传说中的硅?沙子和石英脱氧到最后有25%的硅元素,这就是半导体的基础了!所以说半导体这玩意成分真简单,就是技术含量太高了点!

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第三阶段合影

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别以为有硅就能做处理器了,你要熔炼净化,这样才能有用于半导体制造的硅,学名叫电子级硅,你要叫它忍者神龟也行,你要反复净化然后得到一个由电子级硅组成的大晶体,硅的含量高达99.99%,恭喜你,这一步就算搞定了!至于熔炼净化的仪器还是请自己搞定!如果你是修仙者的话,可以用你的法术来解决这个问题!

溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。

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这么一坨大晶体呈圆柱形,重量约100公斤,很重是不是,现在你就要准备切割了!横着将这个圆柱形晶体切割,每一片就是我们常说的晶圆。为啥我们看到的晶圆都是圆形,现在明白了吧?

蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。

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一般到了这一步,我估计就差不多了,因为这些都是传统晶圆厂要做的事儿,有自己生产处理器能力或者能代工的厂,比如三星、Intel、台积电,到了这一步后就开始自己动手了!之前那些都是一些没什么技术含量的事儿,通常是其他厂商来做,比如Intel只需要买晶圆自己来继续加工就好了!

清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。

而且我也不打算再说下去了……因为到了这一步,就要用到芯片制造最牛B的设备光刻机了!现在光刻机一般都用荷兰的ASLM公司的,三星 台积电和Intel都是它的股东,有优先采购权,中国是买不到的,产量也不够!价格嘛,其实还好,一台最新的光刻机大概也就2亿美元不到的价格,一年荷兰这厂也就生产个10多台!

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第四阶段合影

可以肯定,因为题主买不到光刻机,所以到了这一步只能看着自己花了大钱做出来的晶圆发呆!别灰心,因为晶圆要抛光,所以看上去几乎是个完美的圆形镜面,你肯定是做不出来处理器了,但是你可以吧这些晶圆当镜子啊!

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回答:

光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。

1.用粗的签字笔在白纸上认真写下CPU三个字母。

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2.用胶水把三个字母涂一遍,注意不要涂在没有字的地方。

离子注入(Ion Implantation):在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时

3.把沙子撒在胶水上。

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4.等胶水干了,大功告成!全网最简单自制CPU的方法!

清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。

回答:

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第五阶段合影

1.首先准备小颗粒的河沙50克,记住大小要均匀。颗粒直径在0.5-0.2mm为最佳。

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2.将河沙冲洗干净,凉干!记住一定要凉干,含水量要小于3%。

晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。

3.准备一张200mmX200mm的牛皮纸,加强过的那种.

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4.在牛皮纸上均匀的涂抹上胶水,均匀的把河沙撒在胶水上,然后凉干!

电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。

5.这一步最关键,成败与否就看这一步:

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买个CPU将上面的标识用上面制成的砂纸打磨干净,再找支涂改液笔签上名字!一个属于自己的CPU就大功告成!

铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。

6.接下来就可以上网抄一下论文,申请科研经费!

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第六阶段合影

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