🏔️ 从沙子到芯片 · 全工序实物流程图
石英砂 → 冶金硅 → 多晶硅 → 单晶锭 → 硅片 → 设计 → 光刻 → 刻蚀 → 封装 → 芯片
工序1
石英砂
SiO₂ 纯度 90%+
工序1b
电弧炉冶炼
⚡ 2200°C
冶金硅 纯度 98-99%
工序2
西门子法 · 多晶硅
SiHCl₃ → Si
多晶硅 纯度 11N
工序3
直拉法 · 单晶锭
↑拉升
1425°C
300mm
单晶硅锭 无位错
工序4
切割 · 抛光
金刚线
300mm
硅片 Ra＜0.1nm
并行流程 ↓
工序5-7
芯片设计 · EDA · IP
10B+ transistors
Synopsys
Cadence
ARM
RISC-V
GDSII 版图文件
掩模数据 →
工序8
光掩模制造
电子束
掩模版
EUV 40层Bragg镜
工序11 ★★★★★
光刻 Lithography
EUV
13.5nm
曝光
ASML 唯一
图案
光刻胶
EUV光刻 · 线宽 3nm
工序13 ★★★★★
刻蚀 Etching
等离子体
沟槽
深孔
HARC
高深宽比刻蚀 ＞100:1
工序15-16
沉积 · CMP · 互连
15层金属叠加
CMP
平坦化
BEOL 铜互连 · 大马士革
工序18-19
探针测试 · 切割
探针卡
良品
不良
边缘
划片
KGD
晶圆测试 → 划片切割
工序19-20
先进封装
CoWoS · 3D堆叠
HBM
GPU
I/O
封装测试完成
工序21
最终测试
NVIDIA H100
80B Transistors
700W TDP
💎
芯片成品
$30,000+/颗
🏔️ 石英砂
→
冶金硅 98%
→
多晶硅 11N
→
单晶锭 300mm
→
硅片 Ra＜0.1nm
→
IC设计 GDSII
→
光刻·刻蚀·沉积·CMP
→
BEOL互连
→
探针测试·切割·封装
→
💎 芯片成品
材料
制造
薄膜/互连
设计/封装
掩模/成品
│
全流程 21道工序 · 105家核心公司 · 石英砂($2/kg) → 芯片成品($30,000+/颗)
🔴 ★★★★★ 绝对瓶颈（8工序）
光刻(EUV)·刻蚀(HARC)·薄膜(ALD)·EDA·架构·掩模·互连·先进封装设备
🟡 ★★★★☆ 寡头壁垒（8工序）
多晶硅·单晶锭·硅片·IP核·涂胶显影·离子注入·CMP·芯片封装
🟢 ★★★☆☆ 头部集中（4工序）
晶圆清洗·热氧化·晶圆测试·最终测试
⚪ ★★☆☆☆ 充分竞争（1工序）
石英砂→冶金级硅
⚡ 一片晶圆 ($100) → 经500+道工序 → 切割出数百颗芯片 → 单颗价值 $30,000+
增值倍率: 石英砂 $0.002/g → 芯片 $10,000+/g · 约 500万倍 · 人类工业增值之巅