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【呆濤的回答(960票)】: 額 .. 既然被邀請了我就說一下吧: (話說為啥破布大神不在了...) 要想造個芯片, 首先, 你得畫出來一個長這樣的玩意兒給Foundry (外包的晶圓制造公司) (此處擔心有版權問題… 畢竟我也是拿別人錢干活的苦逼phd… 就不放全電路圖了… 大家看看就好， 望理解！ ） 
再放大... 
cool! 我們終于看到一個門電路啦! 這是一個NAND Gate(與非門), 大概是這樣: 
A, B 是輸入, Y是輸出. A, B 是輸入, Y是輸出. 其中藍色的是金屬1層, 綠色是金屬2層, 紫色是金屬3層, 粉色是金屬4層... 那晶體管(更正, 題主的"晶體管" 自199X年以后已經被CMOS, 即場效應管大規模取代了 )呢? 仔細看圖, 看到里面那些白色的點嗎? 那是襯底, 還有一些綠色的邊框? 那些是Active Layer (也即摻雜層.) 然后Foundry是怎么做的呢? 大體上分為以下幾步: 首先搞到一塊圓圓的硅晶圓, (就是一大塊晶體硅, 打磨的很光滑, 一般是圓的) 1. 濕洗 (用各種試劑保持硅晶圓表面沒有雜質)
1上面是氧化層, 下面是襯底(硅) 2. 光刻 (用紫外線透過蒙版照射硅晶圓, 被照到的地方就會容易被洗掉, 沒被照到的地方就保持原樣. 于是就可以在硅晶圓上面刻出想要的圖案. 注意, 此時還沒有加入雜質, 依然是一個硅晶圓. )
3先加入Photo-resist, 保護住不想被蝕刻的地方
4.上掩膜! (就是那個標注Cr的地方. 中間空的表示沒有遮蓋, 黑的表示遮住了.)
5 紫外線照上去... 下面被照得那一塊就被反應了
6.撤去掩膜.
7 把暴露出來的氧化層洗掉, 露出硅層(就可以注入離子了)
8 把保護層撤去. 這樣就得到了一個準備注入的硅片. 這一步會反復在硅片上進行(幾十次甚至上百次). 3. 離子注入 (在硅晶圓不同的位置加入不同的雜質, 不同雜質根據濃度/位置的不同就組成了場效應管.) 
2 一般來說, 先對整個襯底注入少量(10^10 ~ 10^13 / cm^3) 的P型物質(最外層少一個電子), 作為襯底
9 然后光刻完畢后, 往里面狠狠地插入一塊少量(10^14 ~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物質 就做成了一個N-well (N-井)
14 再次狠狠地插入大量(10^18 ~ 10^20 / cm^3) 注入的P/N型物質, 此時注意MOSFET已經基本成型. 4.1干蝕刻 (之前用光刻出來的形狀有許多其實不是我們需要的,而是為了離子注入而蝕刻的. 現在就要用等離子體把他們洗掉, 或者是一些第一步光刻先不需要刻出來的結構, 這一步進行蝕刻).
10 用干蝕刻把需要P-well的地方也蝕刻出來. 也可以再次使用光刻刻出來. 4.2濕蝕刻 (進一步洗掉, 但是用的是試劑, 所以叫濕蝕刻).
13 進一步的蝕刻, 做出精細的結構. (在退火以及部分CVD)13 進一步的蝕刻, 做出精細的結構. (在退火以及部分CVD)
16 將氮化物蝕刻出溝道
18 將多余金屬層蝕刻. --- 以上步驟完成后, 場效應管就已經被做出來啦~ 但是以上步驟一般都不止做一次, 很可能需要反反復復的做, 以達到要求. --- 等離子沖洗 (用較弱的等離子束轟擊整個芯片) 熱處理, 其中又分為: 快速熱退火 (就是瞬間把整個片子通過大功率燈啥的照到1200攝氏度以上, 然后慢慢地冷卻下來, 為了使得注入的離子能更好的被啟動以及熱氧化) 退火 熱氧化 (制造出二氧化硅, 也即場效應管的柵極(gate) )
11 上圖將P-型半導體上部再次氧化出一層薄薄的二氧化硅. 化學氣相淀積(CVD), 進一步精細處理表面的各種物質
15 用氣相積淀 形成的氮化物層 物理氣相淀積 (PVD), 類似, 而且可以給敏感部件加coating
17 物理氣相積淀長出 金屬層 分子束外延 (MBE) 如果需要長單晶的話就需要這個..
12 用分子束外延處理長出的一層多晶硅， 該層可導電 電鍍處理 化學/機械 表面處理 然后芯片就差不多了, 接下來還要: 晶圓測試 晶圓打磨 就可以出廠封裝了. 哦對了... 最開始那個芯片, 大小大約是1.5mm x 0.8mm PS新加了一些附圖, 來自AnandTech | An Introduction to Semiconductor Physics, Technology, and Industry , 附圖的步驟在每幅圖的下面標注, 一共18步. 我將它們按照處理方式分類了. 如有錯誤歡迎指教! 最終成型大概長這樣:
其中, 步驟1-15 屬于 前端處理 (FEOL), 也即如何做出場效應管 步驟16-18 (加上許許多多的重復) 屬于后端處理 (BEOL) , 后端處理主要是用來布線. 最開始那個大芯片里面能看到的基本都是布線! 一般一個高度集中的芯片上幾乎看不見底層的硅片, 都會被布線遮擋住. 版權歸原網站 (ANAND TECH) 以及原作者所有, 僅供示意參考(實在懶得自己畫了..) 之前的芯片圖來自我自己的設計. 感謝各位的指正！ 【老驥伏櫪的回答(207票)】: 前方大量圖片預警，請非Wifi黨留步。。。。。。。 簡單地說，處理器的制造過程可以大致分為沙子原料(石英)、硅錠、晶圓、光刻(平版印刷)、蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測試與切割、核心封裝、等級測試、包裝上市等諸多步驟，而且每一步里邊又包含更多細致的過程。
下邊就圖文結合，一步一步看看：下邊就圖文結合，一步一步看看：
沙子：硅是地殼內第二豐富的元素，而脫氧后的沙子(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，這也是半導體制造產業的基礎。
硅熔煉：12英寸/300毫米晶圓級，下同。通過多步凈化得到可用于半導體制造質量的硅，學名電子級硅(EGS)，平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的，最后得到的就是硅錠(Ingot)。
單晶硅錠：整體基本呈圓柱形，重約100千克，硅純度99.9999％。
第一階段的合影。第一階段的合影。
硅錠切割：橫向切割成圓形的單個硅片，也就是我們常說的晶圓(Wafer)。順便說，這下知道為什么晶圓都是圓形的了吧？
晶圓：切割出的晶圓經過拋光后變得幾乎完美無瑕，表面甚至可以當鏡子。事實上，Intel自己并不生產這種晶圓，而是從第三方半導體企業那里直接購買成品，然后利用自己的生產線進一步加工，比如現在主流的45nm HKMG(高K金屬柵極)。值得一提的是，Intel公司創立之初使用的晶圓尺寸只有2英寸/50毫米。
第二階段合影。第二階段合影。
光刻膠(Photo Resist)：圖中藍色部分就是在晶圓旋轉過程中澆上去的光刻膠液體，類似制作傳統膠片的那種。晶圓旋轉可以讓光刻膠鋪的非常薄、非常平。
光刻：光刻膠層隨后透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下，變得可溶，期間發生的化學反應類似按下機械相機快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預先設計好的電路圖案，紫外線透過它照在光刻膠層上，就會形成微處理器的每一層電路圖案。一般來說，在晶圓上得到的電路圖案是掩模上圖案的四分之一。
光刻：由此進入50-200納米尺寸的晶體管級別。一塊晶圓上可以切割出數百個處理器，不過從這里開始把視野縮小到其中一個上，展示如何制作晶體管等部件。晶體管相當于開關，控制著電流的方向。現在的晶體管已經如此之小，一個針頭上就能放下大約3000萬個。
第三階段合影。第三階段合影。
溶解光刻膠：光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉，清除后留下的圖案和掩模上的一致。
蝕刻：使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分，而剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。
清除光刻膠：蝕刻完成后，光刻膠的使命宣告完成，全部清除后就可以看到設計好的電路圖案。
第四階段合影。第四階段合影。
光刻膠：再次澆上光刻膠(藍色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻膠還是用來保護不會離子注入的那部分材料。
離子注入(Ion Implantation)：在真空系統中，用經過加速的、要摻雜的原子的離子照射(注入)固體材料，從而在被注入的區域形成特殊的注入層，并改變這些區域的硅的導電性。經過電場加速后，注入的離子流的速度可以超過30萬千米每小時。
清除光刻膠：離子注入完成后，光刻膠也被清除，而注入區域(綠色部分)也已摻雜，注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經有所不同。
第五階段合影。第五階段合影。
晶體管就緒：至此，晶體管已經基本完成。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞，并填充銅，以便和其它晶體管互連。
電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅，將銅離子沉淀到晶體管上。銅離子會從正極(陽極)走向負極(陰極)。
銅層：電鍍完成后，銅離子沉積在晶圓表面，形成一個薄薄的銅層。
第六階段合影。第六階段合影。
拋光：將多余的銅拋光掉，也就是磨光晶圓表面。
金屬層：晶體管級別，六個晶體管的組合，大約500納米。在不同晶體管之間形成復合互連金屬層，具體布局取決于相應處理器所需要的不同功能性。芯片表面看起來異常平滑，但事實上可能包含20多層復雜的電路，放大之后可以看到極其復雜的電路網絡，形如未來派的多層高速公路系統。
第七階段合影。第七階段合影。
晶圓測試：內核級別，大約10毫米/0.5英寸。圖中是晶圓的局部，正在接受第一次功能性測試，使用參考電路圖案和每一塊芯片進行對比。
晶圓切片(Slicing)：晶圓級別，300毫米/12英寸。將晶圓切割成塊，每一塊就是一個處理器的內核(Die)。
丟棄瑕疵內核：晶圓級別。測試過程中發現的有瑕疵的內核被拋棄，留下完好的準備進入下一步。
第八階段合影。第八階段合影。
單個內核：內核級別。從晶圓上切割下來的單個內核，這里展示的是Core i7的核心。
封裝：封裝級別，20毫米/1英寸。襯底(基片)、內核、散熱片堆疊在一起，就形成了我們看到的處理器的樣子。襯底(綠色)相當于一個底座，并為處理器內核提供電氣與機械界面，便于與PC系統的其它部分交互。散熱片(銀色)就是負責內核散熱的了。
處理器：至此就得到完整的處理器了(這里是一顆Core i7)。這種在世界上最干凈的房間里制造出來的最復雜的產品實際上是經過數百個步驟得來的，這里只是展示了其中的一些關鍵步驟。
第九階段合影。第九階段合影。
等級測試：最后一次測試，可以鑒別出每一顆處理器的關鍵特性，比如最高頻率、功耗、發熱量等，并決定處理器的等級，比如適合做成最高端的Core i7-975 Extreme，還是低端型號Core i7-920。
裝箱：根據等級測試結果將同樣級別的處理器放在一起裝運。
零售包裝：制造、測試完畢的處理器要么批量交付給OEM廠商，要么放在包裝盒里進入零售市場。 PS： 以上是曾經在在驅動之家看到的CPU的制造過程，從沙子到芯片：且看處理器是怎樣煉成的；感覺過程很有意思，遂現在分享給大家。如果有興趣的話可以進一步觀看視頻，從沙子到芯片，Intel英特爾處理器制作過程。 【小馬過河的回答(10票)】: 有部紀錄片叫從沙子到cpu好像。http://v.youku.com/v_show/id_XMTUyMjg1Mzky.html?x 【yifeihuang的回答(18票)】: 簡單來說，就是： 你有一塊很光滑的硅片，磨平了。 然后往上面涂一層膠水，等膠水凝固了。 你在一個一個板子上刻上一些圖形，方的，長的，寬的，窄的，按照你的需要。然后這個板子就有些透明，有些不透明了。 用光透過這個板子在涂了膠水的硅片上一照，那么板子上有些地方被照到了，有些地方沒有。 被照到的地方就會起變化，用水（或者什么液體）就可以洗掉，沒有照到的地方還留著，這樣就把你要的圖形從你的板子上轉移到了硅片上。 然后你用離子豎著去挖這個板子，洗掉的地方被挖掉了，沒洗掉的地方有膠水擋著，就挖不掉。 再把剩下殘留的膠水洗掉，你這個硅面上的東西就刻好了。 這樣，你可以在上涂各種其他的材料，一層又一層。 通過這種手段，你設計的圖形或者說半導體器件，就在硅片上面做好了。 把他們切割好，涂上封裝的膠水，就可以去賣錢去了。 【侯晨的回答(3票)】: 電路其實很大很大，用光照射電路圖，投射在半導體上，有光的部分就會被反應掉，剩下的就是需要的線路了。。。。 【知乎用戶的回答(1票)】: 好吧，我也來湊個熱鬧。搬運一下視頻。 盡管以上答主的圖文解說已經相當清晰直觀，我再貼兩個視頻，幫助各位童鞋理解一下：
從沙子到芯片，Intel英特爾處理器制作過程 http://v.youku.com/v_show/id_XMjQyMDAyMTUy.html 從沙子到芯片，Intel英特爾處理器制作過程
視頻直擊 CPU是如何被制造出來的 http://v.youku.com/v_show/id_XODE2MDIzNTY4.html 視頻直擊 AMD CPU是如何被制造出來的 這兩個視頻都是4-5年前的了，不過動畫演示還是很能說明問題的，技術在革新，原理沒太大變化。 【提利昂之怒的回答(0票)】: 上述兩個答案，已經很全面了，因為從fab的PIE出來，所以從其他方面補充一下（純描述，無圖，自行腦補吧）。 目前芯片技術含量最高的，無疑還是電腦芯片跟手機芯片，英特爾的i7處理器里面是已經是幾十億顆晶體管了，遠遠超過題主說的幾千萬。 將一顆顆比塵埃還小的晶體管，弄上去，是需要一些手段的，嗯，分步驟介紹如下： 首先，得有圖，以前是圖紙，現在是電子圖，總之，得事先規劃好這些晶體管的布局，電路設計師就是做這些的，另外還有版圖設計師、驗證的、仿真的等，將復雜無比的電路給具現到一顆顆晶體管上面，然后就可以開始制造了。 那么，怎么制造出來呢，答主PIE出身，對這個算是頗為熟悉，所以介紹的仔細一點。 從MTK或高通或其他廠家或design house進來的需求到了fab，要生產芯片了，好，fab開始負責接單，首先確認工藝，如果客戶行有余力，還會提供技術支持，不過一般都是fab自己搞定。 幾十億顆芯片要制造出來，得有一套詳細的流程，什么時候用什么機臺用什么條件等，fab里叫flow，就是流水線作業，這個在產品進入量產之前，都會有幾個版本的flow，調工藝條件，叫recipe。 flow好了，就開始生產吧。 現在的工藝條件28nm量產是ok的吧，不過國內還不行，技術還打不到，40/45nm的已經ok了，smic在生產了。 目前一般的手機芯片生產過程需要涉及到數十臺現金機器，數千個step，那么幾十個機臺對應幾千個step，就不可避免的要重復使用，所以就有了重復的步驟，正是這一步步的重復，最終將電路圖給實實在在的刻在晶圓上，fab里叫wafer。 從最開始wafer進來檢測ok，開始清洗，有時候需要做外延，有時候是外延好的產品，fab里目前的工藝需要做幾層oxide、nitride，然后才是流程化的曝光、顯影、刻蝕、洗邊、填充、研磨等，跟答案一的步驟類似，就不詳述了。 wafer在出廠之前，要檢測WAT啊THK啊角度啊等，看產品需要，然后出給客戶，如果客戶那邊檢測ok，后續也沒那么多麻煩事了，不然呢就得回頭繼續改，或者做yield improve，好麻煩的。 大致如上，吃飯去了，后面想到再補充吧，里面挺多內容的。 【徐百忱的回答(0票)】: 真的都很專業,就不再加了:) 【木子建的回答(1票)】: 話說那么小，那么點，那些納米級別的材料，你們見過嘛？總之，人類改造了這個社會，這一點得承認人類的偉大，這些芯片不是一下子就做出來的，都是人類的結晶！ ～～～～（上面有一個大神已經剖析的很徹底了，真是膜拜m(._.)m） 談到芯片，大學里就是信息學院的， 芯片無處不在，最常見的電腦里有芯片吧，手機里，平板里，電視里，遙控器里，內存卡里，sim卡里，電冰箱里，電氣設備里，控制器里，總之，一切關乎電子器件之中，幾乎都有chip的身影！ 原文地址:知乎 |
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