手机生产流程 生产流程详细步骤

以华为麒麟990为例，其微小面积的内部汇聚了庞大的技术力，即在大约1平方厘米的空间内密密麻麻地布置了103亿个晶体管。为此，工程师需对这一浩瀚的晶体管网络设计复杂的连接电路。初始阶段，工程师们必须先对芯片的架构进行精细设计，而现今的手机芯片大多基于ARM架构——一个简化的指令集架构。确定了处理器架构后，接下来的任务就是设计内部晶体管电路。完成设计并经过一系列测试后，芯片的制作阶段便得以启动。

当手机处理器设计工作告一段落，随之而来的是“流片”环节。那么，“流片”具体指什么呢？它类似于正式的生产线流程，通过一系列工艺步骤试制芯片。在集成电路设计领域，这一过程常被称为“试生产”。设计完芯片电路后，会试制几片到几十片的样品用于实际测试。因为设计仅处于理论阶段，需要通过真实设备测试来验证设计是否符合预期参数。

值得注意的是，“流片”的代价颇为高昂。这是因为芯片电路在制作过程中通常会被分割成30至50层，每层电路都需要送至光罩厂制作mask（光刻掩膜版）。以台积电的7nm和5nm工艺为例，采用全光罩5nm工艺的流片费用高达约3亿币，而第二代7nm EUV工艺的费用也接近2亿币。

一旦流片测试成功，处理器便进入大规模生产阶段。这一过程离不开光刻机——一种精密的设备。光刻机（Mask Aligner）也被称为掩模对准曝光机、曝光系统或光刻系统等，其核心工作原理是掩膜对准光刻。

全球范围内，仅有少数几家企业能够生产高精度的euv极紫外光刻机，其中荷兰AL公司的市场份额更是高达70%。这些先进设备对实施了技术，高精尖设备禁止向出售。华为的高端麒麟芯片目前由台积电代工生产，这也是国内芯片发展面临挑战的主要原因之一。目前，中芯国际已实现14nm芯片的量产，华为的麒麟820芯片也有部分是由中芯国际代工。

接下来，让我们详细了解AL光刻机的构造与工作原理。

测量台与曝光台负责承载硅片；激光器作为光刻机的核心光源之一；光束矫正器确保激光束方向准确无误；能量控制器严格控制照硅片上的能量，避免曝光不足或过度；光束形状设置可调整光束形状，如圆形、环形等；遮光器在非曝光时段阻挡光束；能量探测器检测光束能量是否符合曝光要求；掩模版是一块刻有线路设计图的玻璃板；掩膜台精确控制掩模板的运动；物镜用于补偿光学误差并缩小线路图的比例；硅片是由硅晶制成的圆片，其尺寸影响产率。

光刻机的运作过程涉及一系列复杂的光源能量和形状控制步骤。通过透射过线路图的掩模的光束，经物镜补偿各种光学误差后，将缩小比例的线路图映硅片上，再利用化学方法显影，最终在硅片上形成电路图。这一过程包括数百道工序，如表面清洗、涂底、旋涂光刻胶等。每一次光刻后，芯片可以继续进行涂胶和曝光。芯片的复杂性越高，线路图的层数就越多，对曝光控制的精确度要求也越高。

芯片制造面临三大挑战：

1. 内部电路极其复杂，需要将众多晶体管电路集成到微小空间内；

2. 流片成本高昂，加之巨大的研发投入让一般企业难以承受；