制造工藝分類

制造工藝CPU

CPU制作工藝指的是在生產(chǎn)CPU過(guò)程中，要加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個(gè)元器件等。現(xiàn)在其生產(chǎn)的精度以納米（以前用微米）來(lái)表示，精度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)。在同樣的材料中可以容納更多的電子元件，連接線也越細(xì)，有利于提高CPU的集成度。制造工藝的納米數(shù)是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。制造工藝的趨勢(shì)是向密集度愈高的方向發(fā)展，密度愈高的IC電路設(shè)計(jì)，意味著在同樣大小面積的IC中，可以擁有密度更高、功能更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。微電子技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，主要是靠工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)。芯片制造工藝從1971年開始，經(jīng)歷了10微米、6微米、3微米、1.5微米、1微米、800納米、600納米、350納米、250納米、180納米、130納米、90納米、65納米、45納米、32納米、22納米、14納米、10納米，一直發(fā)展到(2019年）最新的7納米，而5納米將是下一代CPU的發(fā)展目標(biāo)。

2017年1月3日，美國(guó)高通公司在CES2017正式推出其最新的頂級(jí)移動(dòng)平臺(tái)——集成X16 LTE的Qualcomm驍龍835處理器。驍龍835處理器是首款采用10納米FinFET工藝節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)商用制造的移動(dòng)平臺(tái)。

制造工藝GPU

顯卡的制造工藝實(shí)際上就是指顯示核心的制程，它指的是晶體管門電路的尺寸，現(xiàn)階段主要以納米（nm）為單位。顯示芯片的制造工藝與CPU一樣，也是用微米來(lái)衡量其加工精度的。制造工藝的提高，意味著顯示芯片的體積將更小、集成度更高，可以容納更多的晶體管。和中央處理器一樣，顯示卡的核心芯片，也是在硅晶片上制成的。微電子技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，主要是靠工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，顯示芯片制造工藝在1995年以后，從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米、90納米、80納米、65納米、55納米、40納米、28納米、16納米、12納米一直發(fā)展到現(xiàn)在的7納米制程。顯卡廠商AMD（超威半導(dǎo)體）已經(jīng)有三款7nnm工藝顯卡在售。

制造工藝硅提純

生產(chǎn)CPU與GPU等芯片的材料是半導(dǎo)體，現(xiàn)階段主要的材料是硅Si，這是一種非金屬元素，從化學(xué)的角度來(lái)看，由于它處于元素周期表中金屬元素區(qū)與非金屬元素區(qū)的交界處，所以具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，適合于制造各種微小的晶體管，是最適宜于制造現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的材料之一。

在硅提純的過(guò)程中，原材料硅將被熔化，并放進(jìn)一個(gè)巨大的石英熔爐。這時(shí)向熔爐里放入一顆晶種，以便硅晶體圍著這顆晶種生長(zhǎng)，直到形成一個(gè)幾近完美的單晶硅。以往的硅錠的直徑大都是200毫米，而CPU或GPU廠商正在增加300毫米晶圓的生產(chǎn)。

制造工藝切割晶圓

硅錠造出來(lái)了，并被整型成一個(gè)完美的圓柱體，接下來(lái)將被切割成片狀，稱為晶圓。晶圓才被真正用于CPU與GPU的制造。所謂的“切割晶圓”也就是用機(jī)器從單晶硅棒上切割下一片事先確定規(guī)格的硅晶片，并將其劃分成多個(gè)細(xì)小的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都將成為一個(gè)處理器的內(nèi)核(Die)。一般來(lái)說(shuō)，晶圓切得越薄，相同量的硅材料能夠制造的處理器成品就越多。

制造工藝影印

（Photolithography）

在經(jīng)過(guò)熱處理得到的硅氧化物層上面涂敷一種光阻(Photoresist)物質(zhì)，紫外線通過(guò)印制著處理器復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)圖樣的模板照射硅基片，被紫外線照射的地方光阻物質(zhì)溶解。而為了避免讓不需要被曝光的區(qū)域不受到光的干擾，必須制作遮罩來(lái)遮蔽這些區(qū)域。這是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，每一個(gè)遮罩的復(fù)雜程度得用10GB數(shù)據(jù)來(lái)描述。

制造工藝蝕刻

(Etching)

這是CPU與GPU生產(chǎn)過(guò)程中重要操作，也是處理器工業(yè)中的重頭技術(shù)。蝕刻技術(shù)把對(duì)光的應(yīng)用推向了極限。蝕刻使用的是波長(zhǎng)很短的紫外光并配合很大的鏡頭。短波長(zhǎng)的光將透過(guò)這些石英遮罩的孔照在光敏抗蝕膜上，使之曝光。接下來(lái)停止光照并移除遮罩，使用特定的化學(xué)溶液清洗掉被曝光的光敏抗蝕膜，以及在下面緊貼著抗蝕膜的一層硅。

然后，曝光的硅將被原子轟擊，使得暴露的硅基片局部摻雜，從而改變這些區(qū)域的導(dǎo)電狀態(tài)，以制造出N井或P井，結(jié)合上面制造的基片，處理器的門電路就完成了。

制造工藝重復(fù)分層

為加工新的一層電路，再次生長(zhǎng)硅氧化物，然后沉積一層多晶硅，涂敷光阻物質(zhì)，重復(fù)影印、蝕刻過(guò)程，得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結(jié)構(gòu)。重復(fù)多遍，形成一個(gè)3D的結(jié)構(gòu)，這才是最終的CPU與GPU的核心。每幾層中間都要填上金屬作為導(dǎo)體。

制造工藝封裝

這時(shí)的CPU或GPU是一塊塊晶圓，它還不能直接被用戶使用，必須將它封入一個(gè)陶瓷的或塑料的封殼中，這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了。封裝結(jié)構(gòu)各有不同，但越高級(jí)的處理器封裝也越復(fù)雜，新的封裝往往能帶來(lái)芯片電氣性能和穩(wěn)定性的提升，并能間接地為主頻的提升提供堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。

制造工藝多次測(cè)試

測(cè)試是一個(gè)處理器制造的重要環(huán)節(jié)，也是一塊處理器出廠前必要的考驗(yàn)。這一步將測(cè)試晶圓的電氣性能，以檢查是否出了什么差錯(cuò)，以及這些差錯(cuò)出現(xiàn)在哪個(gè)步驟（如果可能的話）。

當(dāng)CPU或GPU被放進(jìn)包裝盒之前，一般還要進(jìn)行最后一次測(cè)試，以確保之前的工作準(zhǔn)確無(wú)誤。根據(jù)前面測(cè)試而確定的處理器的體質(zhì)不同，它們被放進(jìn)不同的包裝，銷往世界各地。

鈦棒制造工藝：

熱鍛-熱軋-車光（磨光）

《機(jī)械制造工藝》配有“機(jī)械制造工藝”數(shù)字課程。

分類

按生產(chǎn)方法可分為無(wú)縫圓管和焊接圓管。

無(wú)縫鋼管制造工藝

管坯——檢驗(yàn)——?jiǎng)兤ぁ獧z驗(yàn)——加熱——穿孔——酸洗——修磨——潤(rùn)滑風(fēng)干——焊頭——冷拔——固溶處理——酸洗——酸洗鈍化——檢驗(yàn)

焊接鋼管制造工藝

帶鋼——檢驗(yàn)——剪切——定尺——定性——焊接——磨平（無(wú)縫化）——定尺——檢驗(yàn)