小沙粒爆发巨能量

来源 :科普童话·百科探秘 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LUZIBIN
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  当你奔跑在长长的沙滩,去撒哈拉感受黄沙拂面,或者在公园爬假山时,有没有想过:这些司空见惯的沙子、石头又有什么作用?
  猜测1:制作石雕
  猜测2:填海造路
  猜测3:灭火
  ……
  我打赌,你会想到无数种可能,但肯定不会把沙子、石头跟高端昂贵的芯片联系在一起!
  纯度99.999999999%
  1787年,科学家拉瓦锡首次发现:看似普通的岩石、沙子中,蕴含着一种特别的元素:硅!而硅是制作芯片的最核心材料!
  想想看,地球上浩瀚无垠的沙漠、漫长的海滩、巍峨的山脉岩石……硅元素在地球上有多少呢?这么说吧,它占了地壳总重量的25.7%,仅次于氧。大到矿石、岩石,小到土壤、黏土、沙子,都有它的氧化物存在。
  在任何时候,想要完成“进化”式的华丽变身都极其不易。要从沙子、石头提炼出纯硅,也相当有难度,尤其是在芯片中使用的硅纯度必须高达99.999999999%!
  怎样达到这样的高纯度呢?
  1.要不厌其烦地把沙子、石头(二氧化硅)加热到1600-1800℃——好比在锅里熬沙子一样。还原成的硅纯度为98%。
  2.使用氯化氢提纯出多晶硅,纯度99.99%。
  3.进一步提纯,形成固定一致形态的单晶硅,纯度99.999999999%。
  看看硅的厉害吧!
  1.光纤通信:取代笨重的电缆,一根头发丝那么细的玻璃纤维,可以同时传输256路电话!
  2.宇宙航行:第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行大气时摩擦产生的高温,
  全靠那3万1千块硅瓦拼砌成的外壳。
  3.有机硅塑料:天安门广场上的人民英雄纪念碑表面是经过有机硅塑料处理的,才能长期保持洁白、清新。
  5000步工序
  现在,沙石已经变成了完美的硅晶片,可惜,这离真正变成芯片还有九九八十一难呢!芯片对于硅晶片有很多苛刻的要求——绝对的平整、绝对的准确……
  光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入、封装、互联、打线、密封……这些干巴巴的动词,在实际操作中非常复杂,涉及50多个行业、2000-5000道工序。
  而这是在多大的地方完成的呢?答案又会让你咋舌了——只有指甲盖大小的地方:在100多平方毫米的晶圆上要制造出数十亿个晶体管!注意:芯片是非常精细的仪器,以纳米为单位!
  一纳米是多大呢?来做一道选择题吧!
  A.百分之一毫米
  B.万分之一毫米
  C.百万分之一毫米
  没错,答案是C!而人眼能看清的最小物体约0.2mm!这种在微小世界中建造的摩天大楼,是人类有文明以来所有智慧的结晶。有人说,造芯片甚至比航天技术都难!
  芯片
  内含集成电路的硅片,体积很小,常常是計算机或其他电子设备中最重要的部分。
  3770亿块
  见识到小沙粒变成芯片的超高难度,你就会明白——芯片并不是谁都能做出来的。你熟悉的奔腾、赛扬、酷睿等处理器,都来自一家公司——“英特尔”。
  而在中国,2017年,芯片进口量高达3770亿块,进口额为17561亿元,是进口原油费用的两倍!而要提高制作水平,最重要的是先培养物理、数学等学科的人才,再由他们培养跟其他学科交叉的人才,并掌握工作设计等技术。亲爱的小读者,你想成为未来的芯片天才吗?
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