地球上的每一枚 AI 芯片都始于一根从熔融硅池中以每分钟 1 毫米速度拉出的晶体。没有这种晶体,台积电、三星和英特尔都无法制造芯片。
在 直拉法 中,一根铅笔大小的种晶浸入温度 1414°C 的坩埚中。随着它缓慢向上拉起,硅原子逐渐锁定为单一晶格。最终形成的硅锭直径 300 毫米、长度 2 米、重量 265 公斤。纯度达到 99.999999999%(十一个九)。在人类的工业规模制造中,没有任何材料能接近这种纯度。每一百亿个原子里只要混入一个杂质原子,就可能改变从这根晶体切割出的所有芯片的电学性质。
全球 300 毫米半导体硅片有超过 50% 来自日本的两家公司:信越化学(Shin-Etsu) 和 SUMCO。一片晶圆售价 150–300 美元,而从中切割出的成品 AI 芯片售价超过 3 万美元。
过呢最大的硅片制造商 中环股份主攻太阳能市场,纯度约为 六个九99.9999%。而半导体级需要 十一个九99.999999999%。日本在这一工艺上保持了40年领先地位。硅在任何地方都能熔化,但要长出完美的单晶,则需要几十年的工艺积累。
Radio News 1956年5月封面http://t.cn/AXJHZ6Tr,雷神公司在马萨诸塞州牛顿的半导体工厂的操作员。美国70年前就在做这个。
现在Shin-Etsu(信越化学工业株式会社)和SUMCO控制了全球超过一半的300mm供应。
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