這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

在自家車庫造芯片?還用到光刻技術?先別吃驚,國外真有人這麼乾了,而且還是一名高中生。

美國小伙Sam Zeloof從高中開始就嘗試自行研發芯片,Zeloof稱他最開始是在油管上看到一位博主分享了自製晶體管的視頻,很有興趣,因此自己也開始收集製作芯片所需的原材料和二手設備,為芯片製造做準備。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

2018年4月,17歲的Zeloof發布了自己研發的第一代芯片Z1,Z1採用5微米PMOS(指n型襯底、p溝道,靠空穴的流動運送電流的MOS管)製程,雖然只有6個晶體管,但Z1對Zeloof而言更多是一塊設備測試用芯片,當逐漸調試好設備和掌握了芯片的生產流程後,Zeloof未來的目標是製造出能達到英特爾歷史上第一款處理器Intel 4004水平的芯片。

Zeloof表示他用第一個芯片做了一些很酷的項目,如LED閃光器,還有吉他的失真效果器,雖然它們的工作狀態都不錯,但問題也很明顯,像是mosfet(一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管)的閾值電壓很高,因此需要連接1-2個9伏的電池,Zeloof想在他的新一代芯片上解決這個問題。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

終於,今年Zeloof的新一代芯片Z2來了,他在其個人博客(http://sam.zeloof.xyz)上分享了其製作的升級版Z2芯片的全過程。

據其透露,Z2芯片採用10微米多晶矽柵極工藝並可容納100個晶體管,這與Intel 4004處理器的技術相同,Z2芯片是一個簡單的10×10晶體管陣列,用於測試、表徵和調整過程,但這是向更先進的DIY 計算機芯片邁出的一大步。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

Zeloof做了12個晶體管的陣列,因此整個矽片上集成了1200個晶體管,英特爾的第一款處理器Intel 4004也只有2000個晶體管,Zeloof表示產自“手工作坊”Z2芯片目前也達到了一個不錯的複雜水平,畢竟他一個人乾了上個世紀70年代英特爾一組人做的事情,Zeloof表示他很快就會製作更多有趣的電路。電子煙 電子菸  日本電子菸 電子菸台灣 悅刻 relx悅刻 電子煙危害 電子煙推薦 日本電子煙  電子煙ptt  台中電子煙  電子煙iqos  gippro  yooz 電子煙彈

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現在來看一下Zeloof是如何在自家車庫“肝”出Z2芯片的。

Zeloof表示這款新芯片是通過多晶矽柵極工藝製造的,它的閾值電壓僅為1伏左右,能在非常低的電壓下良好的工作,同時,它的邏輯電壓可以低至3.3伏到5伏,因此功耗更低,並且可以封裝成更小的芯片。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

令人驚異的是,Z2芯片的第一道工序竟然是從PS中開始的,Zeloof表示他使用PS來做芯片設計的原因是PS相較於一些複雜的專業芯片設計軟件使用起來更加方便。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

Z2芯片的製作首先通過200mm的晶圓開始,這些初始晶圓比較大,因此Zeloof首先用金剛石劃片把晶圓切成了半英寸正方形的小塊。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

Zeloof首先要做芯片的摻雜層,它能形成mosfet的源極和漏極,他把切好的晶圓放到自旋機上,然後在上面沉積光刻膠,只需要大概100微升光刻膠就能覆蓋整個晶圓,然後以4000rpm的速度旋轉30秒將多餘的光刻膠旋出。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

隨後將晶圓放在約95度的電熱板上乾燥1分鐘用來除去剩下的溶劑,在溶劑乾燥後會留下一層固態薄膜。

這個美國高中生在車庫裡自己造出了芯片

然後將晶圓送入自製的無掩模光刻機中進行曝光,目的是將之前PS中的圖像投影到芯片上,通過dlp投影儀把一些光學器件將圖像縮小並投射至芯片。晶圓中心的藍點是整個曝光場,它大約會持續9秒,當曝光一次結束後繼續移動晶圓,以曝光其它區域。

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