阿基米德曾有一句非常经典的话：“给我一个支点，我可以翘起整个地球”。这句豪言壮语至今没有人能够做到，因为除了这个支点之外，还需要一根长达约6万光年的棍子才可能翘起地球。

不管是宏观的尺度，还是微观的尺度，都有人类所能触碰的极限，通过对工具的使用能扩大人类所能操控的极限值。芯片的制造原理其实特别的简单，难度在于需要有芯片制造精度同级的工具和工艺，所以芯片制造到了今天，真的变成了一件非常难的事情。

这就好比人带上潜水面罩大约能沉到18米的水下，而受过训练的潜水员穿着潜水装备可以下潜到40米的水下深度，这已经是属于人类的一个极限值了，相当于躺在地上，身上压了428.6个成年男子。要知道马里亚纳海沟有全球最深的艾察兹深渊，深度有11034米，借助蛟龙号才下潜到水下7000多米。

一个技艺超群的雕刻师借助微小的刻刀通过双手能在米上刻字，这大概是手能操控的极限精细的精度。

借助超高精度的车床，人可以操控的精度在0.01~0.001微米。但如今5nm芯片工艺制程下每平方毫米需要容纳1.76亿个晶体管，通过几百万倍的电子显微镜放大之后可以看到里面的晶体管、芯片可谓是泾渭分明。如果同比例放大到一座城市那么大，一块小小的芯片复杂程度可比一座城市要复杂得多。

任何一个普通人都能明白芯片的制造原理

芯片制造需要用到一个非常特别的工具-光。光作为刻刀就能在这么小的尺度下雕刻出电路图和晶体管来。光刻的原理就跟我们在沙滩上晒太阳一样，光能直接照射的地方显现出黝黑的颜色，而光照不到的地方显现出白皙的颜色，如此这般图案就显现出来了。

芯片的电路图被设计成好几层的透明光罩，光透过光罩后通过透镜模组微缩在晶圆上，晶圆上涂了一层光刻胶，光能照射到的地方的光刻胶就会发生变化，再用显影剂除去感光部分的光刻胶，这样一层电路就出现了。

在裸露的晶片上注入杂质物质后通过加热就可以制作出半导体元器件，重复以上的动作就可以制作出多层电子回路。再通过后续的切片、检测、封装等等一系列的动作之后就形成了我们所看到的芯片。

芯片制造的难点在于材料和精度

制作芯片晶圆的硅虽然来源于沙子，但芯片制造的晶圆要求99.999999999%以上的纯度，目前全球重要有15家硅晶圆厂商垄断了95%以上的高纯度电子级硅晶圆。

地球上广泛地分布着硅元素（比如沙子的主要成分就是二氧化硅），但真正能制造晶圆的仅有石英砂，虽然沙子经过提纯也能够制备晶圆，但纯度是远远达不到的。新冠疫苗所用的玻璃引发的全球沙子不够用的热议，制造高纯度晶圆的沙子同样不够用了，足见材料对于芯片发展的贡献。

说到材料又不得不提到光刻胶，光刻胶同样是精细化工的顶级产物，光刻胶的种类有几十种，而我们只掌握了少数几种，绝大多数还是被少数的巨头垄断着。

芯片最为关键的一环就是芯片制造的设备光刻机，长期以来都要看AMSL的脸色，而且是有价无市，高端的极紫光刻机更是被AMSL垄断着，无人能望其项背。光刻机的光源制备是相当困难的，并且对于光学元件的要求极高，需要将镜片打磨得表面所有坑洼控制在1mm以下，所以也能能解光刻机的晶片为什么选择德国的蔡司。

AMSL的光刻机90%以上的零部件都是进口，比如美国的光栅、瑞典的轴承、法国的阀件等等，可以说是一台光刻机汇聚了全球顶尖智慧产物。但即使给你图纸和所有的零部件也很难调试出能生产芯片的精度，AMSL安装调试需要1年的时间。

虽然现在全球讲究一体化经济，但从一纸《瓦森纳协定》协定可以看出，国外高科技产物对我们处处设防，这就意味着我们享受不到全球先进的技术，想要有所突破只能走上自研的道路，并且建立覆盖全产业链的企业。