全球车企纷纷停产，甚至连PlayStation游戏机都“一机难求”，这背后存在一个共同原因：芯片短缺。自去年12月起，汽车行业缺乏芯片面临停产的问题就开始困扰无数车企。时至今日芯片短缺问题并未缓解，反而还有愈演愈烈之势。AlixPartners数据显示，全球汽车行业可能因芯片短缺问题损失亿的销售额。

芯片的技术，是展现一个国家科技水平方面之一。

芯片的精细程度，你只有在显微镜的下面才能看到其壮观的一面，每一片芯片可以看成是一座座繁华的城市，盘根错节。

那么问题来了，这些精妙的结构是怎么造起来的呢？蚂蚁在芯片上都能当一只小怪兽了。

如何在纳米尺度雕刻芯片？

首先我们要知道，芯片里最基础的结构是晶体管，像这种鳍式场效应晶体管，由不同类型的半导体、绝缘体和金属导体堆叠而成。

而这一切的起点竟然只是普通的沙子，这...沙子也能变成高科技产品吗？

沙子经过还原、提纯、结晶等方式可以将其中的二氧化硅变成单晶硅。

纯度能做到10万吨仅含1g杂质，形成硅锭。

再经过切割、抛光，得到不足1毫米厚的薄片，成为晶圆。直径可达12英寸，30厘米。

那想要在晶圆这块地基上造出鳍式场效应晶体管，所需的工艺异常繁多，主要包括沉积，比如在晶圆表面沉积一层二氧化硅，然后是光刻，将光刻胶均匀涂抹在晶圆上，上方射下紫外线，经过一层光罩，只允许紫外线按设计好的图案通过，再经过一组透镜光学系统聚焦，照到晶圆上的光刻胶，被曝光的部分就会发生化学反应，在后续被溶解、冲洗，以此定义下方的图形。

之后还有刻蚀，利用等离子体物理轰击和气体化学反应，那些未被光刻胶覆盖的氧化层会和下方的硅一起被刻蚀掉，形成凸起的结构，也就是鳍式场效应晶体管的“鳍”，如此不断组合重复沉积、光刻、刻蚀等步骤，我们就可以一步一步制作出晶体管其他结构，并制作出上方的电路。

经过少则数百道工序，历时3-4个月，一片12英寸的晶圆可以造出约块甚至更多的芯片。

需要注意，芯片的性能很大程度上是由晶体管的数量决定，年，Intel的有个晶体管，而50年后，亿个晶体管的芯片也已经开始走入了普通家庭。而想要在单位面积内增加晶体管数量，就意味着晶体管必须足够小，像手机通常使用的7nm的制程芯片，单个晶体管栅极长度约为57nm，鳍片厚度约为6nm，每平方毫米就可以做出约1亿个晶体管。

这里还有个隐藏问题，芯片制造过程中，用于绘制电路轮廓的光刻工序很大程度上决定了晶体管能有多小，目前主流的光刻机利用波长在nm的深紫外线光，可以在晶圆表面清晰成像的最小间隔尺寸，即分辨率能达到38nm。但38nm的分辨率要如何做出6nm宽的结构呢？

答案就是多重曝光。

比如SADP自对准双重成像技术，虽然光刻的分辨率有限，单次曝光后形成的结构尺寸较大，但可以通过沉积和刻蚀在心轴两侧形成间隔物，再由额外的刻蚀移除心轴，让间隔物定义下方的结构尺寸，小小只有原先的一半，再重复一次这个操作，还能得到只有原先四分之一大小的结构尺寸，称为SAQP自对准四重成像技术。

可以看出，这类方法离不开刻蚀工序的增加，正因此，近年来，刻蚀机的需求也越来越高。年，刻蚀机在芯片制造产线中，取代了光刻机成为晶圆加工厂投资额最高的设备。

你会发现，在这场肉眼根本不可见的雕刻过程中，芯片不仅是一个电子元件，更是人类在纳米尺度最精细的建筑艺术。