开头
这位22岁小伙有点牛，居然在自家车库造起了芯片，而且还用到了自制光刻机？那他哪来的各种技术和原材料呢？不得不说，这家伙简直是个天才。
说起芯片制造过程，那是相当复杂！
从沙子到硅晶圆，再到提纯、光刻制作等等步骤，每一步都是极其精密的活，不允许出错，一步错后面就都失败了。
尤其是光刻阶段里面使用的设备，比如最新的EUV光刻机，价值1.2亿美金，更是人类科技的巅峰，全球目前只有荷兰阿斯麦公司有，别的公司想要，不好意思！得排队购买，而且对我们中国还禁售着呢！
造个晶圆厂呢，现在动不动就是几百亿美金起步，这么多钱也只有大公司能拿得出来，所以芯片制造也就几大头部玩家玩得起。
但是在2021年8月，美国这位名叫山姆·齐鲁夫（Sam Zeloof ）的22岁小伙，在车库里面利用非常简易的设备，却成功设计并制造出了一枚相当于20世纪60~70年代水平的硅芯片。
那么问题来了：
芯片不是很高精尖的？他是怎么做到的呢？
制造过程
芯片的原理，老实说不是很难。
简单来说，它的内部就是由无数个单向进出的开关组合在一起，从而形成了一个可以处理数学运算的极度微缩的超大型电路，而这么多电路又巧妙地微缩在小小的一块砂子做成的硅片上。
就比如华为麒麟990芯片吧，它使用的是台积电7nm工艺制造，内部有103亿颗晶体管，如果放大芯片内部结构，就会发现里面错综复杂，真的可以称得上是一沙一世界。
芯片最难的还是制造工艺，如何在纳米级别上面集成更多的晶体管，从而能完成更多的功能，这就需要许多复杂的设备才可以。
小公司都很难做到，更别提一般人了。
但如果不是那么高精密的芯片呢，就不一定了。
美国这位小伙首先花 45 美元买了一块正儿八经的成品硅晶片，然后用金刚石划线器将晶圆切成半英寸见方的小块，就正式开启了芯片制造过程了。
首先就是涂胶，在那么小的晶圆上需要均匀涂抹光刻胶。
他利用回收材料自制了旋涂机，为晶圆涂上 100 微升的光刻胶就行，旋涂机就以每分钟 4000 转的速度旋转 30 秒，光刻胶就会均匀地覆盖在晶圆上，并且多余的光刻胶也会被甩掉。
再把晶圆放在大约 95 摄氏度的热板上干燥一分钟，就可以留下一层完整的固体薄膜。
接着就是光刻曝光，这就需要光刻机了。
光刻的原理也简单，就跟照相机差不多，把提前设计好的电路图，通过凸透镜打在涂抹了光刻胶的硅晶圆上，说白了也就是把电路印在上面。
而想要得到高精密的程度，工艺调剂还是极其苛刻，瑕疵是用皮米来计算的。
什么是皮米？
1皮米相当于1米的一万亿分之一。如果把凸透镜放大到德国那么大的面积，那么整个镜面的误差不能超过1厘米。
尤其是EUV光刻技术，那就是更厉害了，全世界也就荷兰阿斯麦能干！
但是这小伙竟然自制出来一个小型的无掩膜光刻机，虽然相比阿斯麦那个肯定是差远了，但是处理不是很成熟的工艺，还是妥妥的够了。
说来也简单，他在亚马逊网站上买了一个会议室投影仪，改装后安装在显微镜上，一台光刻机就诞生了。
再用自制光刻机将光束投射到设计好的电路图上就OK了，有意思的是他的电路图，这是一个由12个电路组成的栅格，每个电路有100个晶体管，共计1200个。
光刻完成后，接着把晶圆放在氧化钾溶液中放置大约一分钟，蚀刻掉曝光的光刻胶部分，接着将残留的显影剂用清洗水去除。
这一步传统方式是需要蚀刻机，但对于他来说也不难！
他就用酸（各种溶剂）腐蚀每块芯片，再将它扔进在1000摄氏度左右的炉子里烘烤，以调整电导率，然后送入真空室做进一步处理。
晶片被放入真空室中溅射或热蒸发金属，然后再次进行整个步骤，以封装金属层。
等这些都完成之后，他将整块晶圆放入温暖的磷酸溶液中，蚀刻掉残留的铝，这表示芯片已经制造成功了。
等芯片完成后，要检测一下是否可以使用。例如测量栅极的长宽和层厚等参数；用探针台检测晶体管的完好程度。
当然，这一步相当繁琐，尤其是这些晶体管非常小，必须使用电子显微镜才行，至于价格嘛很贵，几百万一台~
但是他只花了1000美元，从网上购买了一台90年代售价高达25万美元的电子显微镜，并完成了修复，同时又买回来一台上世纪80年代生产的老货惠普4145A精密半导体参数分析仪，来对晶体管进行电流、电压测试。
就是在这样成本极低的实验环境与软硬件处理下，最终在分析仪发光的绿色屏幕上出现了一系列平滑上升的电流-电压曲线，这证明了他的芯片成功了。
最后
对于这位牛人，我只想说，厉害了我的哥！
虽然他制造的芯片只有1200个晶体管，但是已经逼近上个世纪70年代，英特尔第一代芯片 4004 的 2200 个晶体管数量。
值得一提的是，这不是小伙第一次制造芯片，在2018年他就开始制造芯片了，当年完成了6个晶体管的芯片，可以用于制程与设备测试。加上这次已经是第二块芯片，未来他还要继续开发第三块，将进一步探索制造完整的微处理器。
现在的芯片制造技术动不动几百亿美元的投入，如此高的进入门槛让芯片制造技术越来越垄断于大公司之手。
而根据网友对这位小伙公开视频和资料中的仪器价值测算，总成本应该不会超2万美元。
当然了，他芯片制造所在的车库，里面有各种各样的仪器，价格也不便宜。
而且他的家庭条件也不错，父亲是一名经营赛车零部件车间的工业设计师，他的哥哥则是一名机器人工程师，说是富二代也可以。
此外我们也不能忽视，为车库实验室做安全检查的那位工龄超过40年的半导体资深工程师，也是他父亲请来的。
呐~阻碍中国科技发展的原因找到了，大部分人没有这样的车库！
小伙是个人才呀，明天可以直接去华为上班！
开个玩笑哈，外部条件优良对一个人的成功是一方面，但是我觉得吧，还是自己骨子里要有一种拼搏不服输的精神，敢于打破传统，从而尝试各种各样的折腾创新，有失败也会有成功，这都很正常。
而反观我们中国的小伙们，都在直播卖货呢，这就是巨大的差距啊~