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CPU是人造物的巔峰 ， 這樣說并不準確 ， 應該說CPU是普通人能夠接觸到的人造物巔峰 。 因為不好與航空發動機、生物技術等比較那一個技術含量更高 ， 畢竟是跨領域 ， 難點各不相同 。
芯片的本質是將大規模的集成電路小型化！小到可謂在頭發絲上建造萬丈高樓 ， 在方寸之間建造一座微縮的大型城市 。 我們通常所說10nm、7nm、5nm的芯片中的納米（nm）是指晶體管柵極的長度 。 1納米相當于4倍原子大小 ， 是一根頭發絲直徑的10萬分之一 ， 比單個細菌（5微米）長度還要小得多 。 能工巧匠通過手工操作的最小尺度大概是在1粒米上刻字 。 當然超高精度的機床 ， 加工精度能夠達到0.01-0.001微米（μm） 。 這就意味著通過雙手和普通的工具很難達到納米級的尺度 。 在納米級的尺度上建高樓大廈 ， 同時要使晶體管、銅導線及其他材料涇渭分明 ， 就需要使用特殊的刻刀 ， 用光來做刻刀 。 光刻的原理其實特別簡單 ， 就像我們在沙灘曬太陽 ， 陽光能夠照射到的皮膚呈現一種狀態 ， 而陽光不能照射到的皮膚呈現另一種狀態 。
芯片的制造原理！芯片想要做的越小 ， 在單位面積內容納更多的晶體管來實現更多的功能同時降低能耗 ， 使用更短波長的光源是最直接的手段 。 芯片的圖紙設計好后 ， 會制作成一層層的光罩（芯片是由幾十層電路構成 ， 一層一個光罩） 。 然后讓光透過光罩射到晶圓上 ， 被光罩上的電路圖擋住找不到光的部分留下 ， 而被光照到的空余部分的感光材料會被化學腐蝕反應分解出去（或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） ， 電路就會被刻在晶圓上了 。 再通過離子注入把雜質離子轟進半導體晶格中 ， 使晶格中的原子排列混亂或變成非晶區 。 將離子注入后的半導體放在一定溫度下進行加熱 ， 恢復晶體的結構、消除缺陷 ， 從而激活半導體材料的不同電學性能 。 再通過氣相沉積、電鍍的方式形成金屬連線或絕緣層 。 物理氣相沉積用于形成各種金屬層 ， 連通不同的器件和電路 ， 以便進行邏輯和模擬計算 。 化學氣相沉積用于形成不同金屬層之間的絕緣層 。 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 。
在整個芯片制造過程中的極限難度！在整個芯片制造過程中難度并不在于“如何制備高純度硅？”、“如何畫芯片電路圖？”、“如何制作光刻膠？”、“繁瑣的工序”等 ， 極限難度在于如何將電路刻畫到晶圓上 ， 同時又保持晶體管和電路的涇渭分明 ， 并且在納米的尺度上保持多層光刻電路的對齊 。 這就是為什么AMSL的EUV坐在光刻機的巔峰 ， 一枝獨秀形成高端光刻機市場的絕對壟斷地位 。 為了控制光刻機精度的EUV光刻機系統采用極紫光作為光源 ， 擁有10萬個零件、4萬個螺栓、3千條電線、2公里長軟管 ， 絕大多數零件都是集全人類智慧大成的產物 ， 如：美國的光柵、德國的鏡頭、瑞典的軸承、法國的閥件等 。 每臺EUV造價達1億美元 ， 重達180噸 ， 每次運輸要動用40個貨柜、20輛卡車 ， 每次運輸需要3架次貨機才能運完 ， 安裝調試也需要一年的時間 。 所以注定了ASML的EUV一年最高產量只有30部 。 光刻機的原理雖然簡單 ， 但要能制造出7nm、5nm芯片的光刻機難度可以想象 ， 就算給你全部的零件和圖紙也很難調試到可用的精度 。 這并不是一個普通人能夠仰望的高度 ， 甚至是一個國家難以仰望的高度 。 好在我國早已布局芯片產業 ， 雖然存在技術代差 ， 但這種技術代差在不斷縮小 ， 也并不是所有的芯片都需要做小 ， 目前7nm、5nm芯片也僅僅用于手機 。
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