【機器人|指甲蓋大小蘋果A14處理器塞入了150億顆晶體管】
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蘋果的A14芯片在85平方毫米的面積內塞入了125億~150億顆晶體管 ， 這就意味著每平方毫米的晶體管密度可望達到1.76億 。 如果等比例放大 ， 可比北、上、廣、深任何一座城市的規模復雜得多得多 。 不要試圖用傳統的辦法一顆一顆的焊接這些相當于頭發絲直徑10萬分之一大小的晶體管 ， 因為根本不可能 ， 用鑷子夾一顆晶體管跟夾空氣沒有任何區別 ， 更別說用烙鐵將晶體管準確的焊接在已納米計算的位置上 。
目前普通人手工能操作的最小尺度應該是在一粒寬約1毫米、長約3毫米的米上刻字 。 當然借助超高精度的機床操作 ， 精度可以達到0.01~0.001微米 ， 這種極限精度對于操縱一顆晶體管還遠遠不夠 。
晶體管其實并不是焊上去的 ， 而是通過光刻出來的 ， 沒錯就是用光來做刻刀 ， 原理就像我們在沙灘上曬太陽 ， 暴曬一段時間后 ， 陽光能照射到的皮膚呈現深色 ， 而經過遮擋的皮膚陽光無法照射呈現淺色 ， 這樣一幅具象的圖案就顯現出來了 。 首先需要一塊純度99.999999999999%（小數點后面12個9）的高純度晶圓做地基 。 這樣晶體管和銅導線才能夯實得各歸其位 。
光源是直接決定單位面積內能容納多少晶體管的決定性因素之一 。 芯片想要做得越小、在單位面積內容納更多的晶體管 ， 使用更短波長的光源是最直接的手段 。 ASML的極紫外光刻機（EUV）是以10~14納米的極紫外光作為光源 。 設計好的芯片圖紙會被制作成一層一層的光罩 ， 一般一塊芯片是由幾十層電路組成 ， 而每一層電路都需要一個光罩 。
萬事俱備只欠東風 ， 晶圓加熱表面形成氧化膜后 ， 讓光透過光罩射到涂了光刻膠的晶圓上 。 被光罩上的電路圖擋住光的部分留下 ， 而被光照到的光刻膠遇光就會起反應 ， 容易會被化學腐蝕反應分解出去 ， 或者用等離子體轟擊晶圓表面的方式去除沒有被光覆蓋的位置 ， 一層電路就這樣刻在晶圓上了 。
不需要的光刻膠除去之后 ， 在露出的晶片內注入使晶體管能高效工作的雜質物質 ， 從而制作出半導體元器件 。 注入后的半導體放在一定溫度下進行加熱就可以恢復晶體的結構 ， 消除缺陷從而激活半導體材料的電學性能 。 重復以上的步驟就可以形成多層電子回路 。 多層電子回路之間是通過氣相沉積、電鍍的方式形成絕緣層和金屬連線 ， 而電鍍用于生長銅連線金屬層 。
已經制作好的晶圓在經過化學腐蝕、機械研磨相結合的方式對晶圓表面進行磨拋 ， 實現表面平坦化 。 然后再進行切片、封裝、檢測就做成了一塊完整的芯片 。 芯片制造的原理看似簡單 ， 但每一步都屬于挑戰極限 ， 從沙子轉變成可以制作芯片99.999999999999%的高純度晶圓 ， 難度可想而知 ， 就連如今使用的極紫外光光源都是費了九牛二虎之力才有所突破 ， 而光刻膠就有幾千種 。 這些都還不是極限難度 ， 極限難度在于如何將電路一層一層的刻畫到晶圓上 ， 同時又保持晶體管和電路的涇渭分明 ， 在納米尺度上保持多層光刻電路對齊 。
在整個世界范圍內能組裝光刻機的鳳毛麟角 ， AMSL更是壟斷了高端光刻機市場 ， 至今無人能望其項背 。 其中能造5nm以下工藝的極紫外光刻機EUV重達180噸 ， 擁有超過10萬個零部件 ， 90%的關鍵設備來自外國而非荷蘭本國 ， ASML作為整機公司 ， 實質上只負責光刻機設計與集成各模塊 ， 需要全而精的上游產業鏈作堅實支撐 。 通俗一些講：就算給你EUV完整的圖紙和配件 ， 也很難調試出光刻芯片的精度 。
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