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CPU是人造物的巅峰 ， 这样说并不准确 ， 应该说CPU是普通人能够接触到的人造物巅峰 。 因为不好与航空发动机、生物技术等比较那一个技术含量更高 ， 毕竟是跨领域 ， 难点各不相同 。
芯片的本质是将大规模的集成电路小型化！小到可谓在头发丝上建造万丈高楼 ， 在方寸之间建造一座微缩的大型城市 。 我们通常所说10nm、7nm、5nm的芯片中的纳米（nm）是指晶体管栅极的长度 。 1纳米相当于4倍原子大小 ， 是一根头发丝直径的10万分之一 ， 比单个细菌（5微米）长度还要小得多 。 能工巧匠通过手工操作的最小尺度大概是在1粒米上刻字 。 当然超高精度的机床 ， 加工精度能够达到0.01-0.001微米（μm） 。 这就意味着通过双手和普通的工具很难达到纳米级的尺度 。 在纳米级的尺度上建高楼大厦 ， 同时要使晶体管、铜导线及其他材料泾渭分明 ， 就需要使用特殊的刻刀 ， 用光来做刻刀 。 光刻的原理其实特别简单 ， 就像我们在沙滩晒太阳 ， 阳光能够照射到的皮肤呈现一种状态 ， 而阳光不能照射到的皮肤呈现另一种状态 。
芯片的制造原理！芯片想要做的越小 ， 在单位面积内容纳更多的晶体管来实现更多的功能同时降低能耗 ， 使用更短波长的光源是最直接的手段 。 芯片的图纸设计好后 ， 会制作成一层层的光罩（芯片是由几十层电路构成 ， 一层一个光罩） 。 然后让光透过光罩射到晶圆上 ， 被光罩上的电路图挡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会被化学腐蚀反应分解出去（或用等离子体轰击晶圆表面的方式去除没有被光覆盖的位置） ， 电路就会被刻在晶圆上了 。 再通过离子注入把杂质离子轰进半导体晶格中 ， 使晶格中的原子排列混乱或变成非晶区 。 将离子注入后的半导体放在一定温度下进行加热 ， 恢复晶体的结构、消除缺陷 ， 从而激活半导体材料的不同电学性能 。 再通过气相沉积、电镀的方式形成金属连线或绝缘层 。 物理气相沉积用于形成各种金属层 ， 连通不同的器件和电路 ， 以便进行逻辑和模拟计算 。 化学气相沉积用于形成不同金属层之间的绝缘层 。 电镀用于生长铜连线金属层 。 已经制作好的晶圆在经过化学腐蚀、机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛 ， 实现表面平坦化 。 然后再进行切片、封装、检测就做成了一块完整的芯片 。
在整个芯片制造过程中的极限难度！在整个芯片制造过程中难度并不在于“如何制备高纯度硅？”、“如何画芯片电路图？”、“如何制作光刻胶？”、“繁琐的工序”等 ， 极限难度在于如何将电路刻画到晶圆上 ， 同时又保持晶体管和电路的泾渭分明 ， 并且在纳米的尺度上保持多层光刻电路的对齐 。 这就是为什么AMSL的EUV坐在光刻机的巅峰 ， 一枝独秀形成高端光刻机市场的绝对垄断地位 。 为了控制光刻机精度的EUV光刻机系统采用极紫光作为光源 ， 拥有10万个零件、4万个螺栓、3千条电线、2公里长软管 ， 绝大多数零件都是集全人类智慧大成的产物 ， 如：美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等 。 每台EUV造价达1亿美元 ， 重达180吨 ， 每次运输要动用40个货柜、20辆卡车 ， 每次运输需要3架次货机才能运完 ， 安装调试也需要一年的时间 。 所以注定了ASML的EUV一年最高产量只有30部 。 光刻机的原理虽然简单 ， 但要能制造出7nm、5nm芯片的光刻机难度可以想象 ， 就算给你全部的零件和图纸也很难调试到可用的精度 。 这并不是一个普通人能够仰望的高度 ， 甚至是一个国家难以仰望的高度 。 好在我国早已布局芯片产业 ， 虽然存在技术代差 ， 但这种技术代差在不断缩小 ， 也并不是所有的芯片都需要做小 ， 目前7nm、5nm芯片也仅仅用于手机 。
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