《芯片战争》:芯片、光刻技术、台积电及其它

米娅眼睛里的世界
回复
头像
Mia2014
帖子: 1863
注册时间: 周三 12月 25, 2013 8:24 pm

《芯片战争》:芯片、光刻技术、台积电及其它

帖子 Mia2014 » 周六 7月 06, 2024 10:11 pm

《芯片战争》是一本即有知识性,又有趣的书。这里讲讲里面讲到的台积电的创立始末,挺有趣的。

台积电的创始人张忠谋其实并不是台湾人。张忠谋1931年生于浙江,在抗日战争时期四处逃亡,逃到过香港,当时并没有去过台湾。1948年国共战争,张去了香港,然后就去了美国求学工作,也没有去台湾。

1973年,美国从越南撤军,1979年于中国建交。台湾当时感觉惶惶不可终日。大约1948年,芯片业在美国创始并蓬勃发展,台湾改变战略,想让台湾嵌入美国的经济链条之中,从而,美国,即使不想保护台湾,但是要保护美国的经济也会保护台湾。因此,台湾要大力发展芯片业,也就是半导体业。

美国的张忠谋毕业不久,到了德州仪器工作,任务就是管理芯片的生产线。当时,为IBM计算机生产的芯片废品率接近100%,张忠谋去了之后,显著的提升了成品率。

台湾政府当时为了发展芯片,积极的和美国华人、美国台湾人拉关系,鼓励和请求他们帮助台湾,张忠谋受邀访问台湾时,促进了德州仪器在台湾开了一个分工厂,加工芯片。

这里讲一下芯片的制造。

计算机的基本原理就是二进制1和0两个状态的转化、保存。二战后,计算机用真空管来表达1和0,所以计算机体积重量都很大。大到一个导弹如果加持了计算机就从美国发射不到苏联本土,因为一个计算机就有几吨重,而没有计算机又无法有效导航。所以,五角大楼投入资金给研究机构研发更先进的技术来提高武器的功效,最初的芯片就来自这些研究。

大约1948年,美国人发现,如果硅中加入某种金属,比如锗,硅的导电状态可以被附近的电流改变,导电或者不导电,对应1和0两种状态。后来,美国人又发现如果两个硅片之间填充某种金属,可以达到放大电流的效果。这些就是晶体管。于是,美国人就用这种晶体管代替真空管,有效的减少了体积和重量。

为了更好的减少体积和重量,提高效率,就是把很多晶体管和连线组成的电路刻到更小的硅片上。1957年,美国的Lahrop申请了光刻技术专利。原理就是,画好电路图,用一个和放大镜相反的原理,把缩小的电路图印到硅片上的光刻胶上。光刻胶见光就消失,留下空洞,然后在空洞里注入化学物质,腐蚀下面的硅片,这样硅片上就有些坑坑洼洼,然后,在这些坑坑洼洼里注入某些金属,就成了电路,硅片就成了包含了很多晶体管和连线的电路,这就是芯片。

现在芯片的精度已经达到纳米级,一纳米是百万分之一毫米,精度达到这种程度,在光刻的时候,外面打一个雷,屋里有人出气大了,不需要吹倒林妹妹的力度,就可以使芯片报废。所以,整个工艺是很难的。温度、各种物质的份额、反应时间等等都差之毫厘,谬以千里。现在,只有ASML的光刻机可以生产最高端的芯片,而且,只有台积电使用ASML的光刻机可以生产。

1985年,张忠谋第二次去台湾时,当时的台湾原财政部长李国鼎邀请他主导台湾的芯片业,并问他需要多少钱。张打算建立芯片的代工厂,就是不设计,只是帮别人生产芯片。这就是台积电。台积电48%的创始资金来自台湾政府,另外的来自台湾的有钱人。据说,张如果和哪一家有钱人会面了三次,对方还是不出钱,台湾总理就会打电话给那家人,说,过去二十年,政府对你们很好,你们现在最好回报政府。很快,支票就会寄到。

现在,台积电是世界级大牛,没有台积电,英伟达的高端芯片就造不出来。前一阵儿,台湾地震,全世界都在关注是不是影响了台积电的芯片生产。现在,张忠谋已经90多岁了,台积电计划在美国、日本建厂,分散风险。

免责声明:我这里不是写论文,上面的这些说法一定不够严谨,大体有个印象就好。

头像
Mia2014
帖子: 1863
注册时间: 周三 12月 25, 2013 8:24 pm

Chris Miller的2022年的《Chip War (芯片战争)》

帖子 Mia2014 » 周五 7月 12, 2024 2:47 pm

刚刚看完Chris Miller的2022年的《Chip War (芯片战争)》,写的很棒,真心推荐,这里载录一点分享:

1: 东亚生产 90% 的所有存储芯片、75% 的所有处理器(逻辑)芯片和 80% 的所有硅片。

中国生产 15% 的所有芯片,大部分是低技术含量的,但在政府的帮助下,中国的芯片行业正在迅速发展。

韩国生产 44% 的所有内存芯片和 8% 的所有处理器芯片。

日本生产 17% 的所有芯片。

台湾生产 41% 的所有处理器芯片和 90% 以上的最先进芯片。

新加坡生产 5%的所有芯片。

2: 最先进的光刻机由荷兰 ASML 公司制造,用于对数百万个微型晶体管进行图案化,每个晶体管都比人体细胞小得多。每台机器的成本超过 1 亿美元,由数十万个组件组成。(ASML)

3: 如今,先进的芯片拥有微型三维晶体管,每个晶体管都比冠状病毒小,宽度只有几纳米(十亿分之一米)。(IBM)

回复