小沙粒爆发巨能量

当你奔跑在长长的沙滩，去撒哈拉感受黄沙拂面，或者在公园爬假山时，有没有想过：这些司空见惯的沙子、石头又有什么作用？

猜测1：制作石雕

猜测2：填海造路

猜测3：灭火

……

我打赌，你会想到无数种可能，但肯定不会把沙子、石头跟高端昂贵的芯片联系在一起！

纯度99.999999999%

1787年，科学家拉瓦锡首次发现：看似普通的岩石、沙子中，蕴含着一种特别的元素：硅！而硅是制作芯片的最核心材料！

想想看，地球上浩瀚无垠的沙漠、漫长的海滩、巍峨的山脉岩石……硅元素在地球上有多少呢？这么说吧，它占了地壳总重量的25.7%，仅次于氧。大到矿石、岩石，小到土壤、黏土、沙子，都有它的氧化物存在。

在任何时候，想要完成“进化”式的华丽变身都极其不易。要从沙子、石头提炼出纯硅，也相当有难度，尤其是在芯片中使用的硅纯度必须高达99.999999999%！

怎样达到这样的高纯度呢？

1.要不厌其烦地把沙子、石头（二氧化硅）加热到1600-1800℃——好比在锅里熬沙子一样。还原成的硅纯度为98%。

2.使用氯化氢提纯出多晶硅，纯度99.99%。

3.进一步提纯，形成固定一致形态的单晶硅，纯度99.999999999%。

看看硅的厉害吧！

1.光纤通信：取代笨重的电缆，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话！

2.宇宙航行：第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行大气时摩擦产生的高温，

全靠那3万1千块硅瓦拼砌成的外壳。

3.有机硅塑料：天安门广场上的人民英雄纪念碑表面是经过有机硅塑料处理的，才能长期保持洁白、清新。

5000步工序

现在，沙石已经变成了完美的硅晶片，可惜，这离真正变成芯片还有九九八十一难呢！芯片对于硅晶片有很多苛刻的要求——绝对的平整、绝对的准确……

光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入、封装、互联、打线、密封……这些干巴巴的动词，在实际操作中非常复杂，涉及50多个行业、2000-5000道工序。

而这是在多大的地方完成的呢？答案又会让你咋舌了——只有指甲盖大小的地方：在100多平方毫米的晶圆上要制造出数十亿个晶体管！注意：芯片是非常精细的仪器，以纳米为单位！

一纳米是多大呢？来做一道选择题吧！

A.百分之一毫米

B.万分之一毫米

C.百万分之一毫米

没错，答案是C！而人眼能看清的最小物体约0.2mm！这种在微小世界中建造的摩天大楼，是人类有文明以来所有智慧的结晶。有人说，造芯片甚至比航天技术都难！

芯片

内含集成电路的硅片，体积很小，常常是計算机或其他电子设备中最重要的部分。

3770亿块

见识到小沙粒变成芯片的超高难度，你就会明白——芯片并不是谁都能做出来的。你熟悉的奔腾、赛扬、酷睿等处理器，都来自一家公司——“英特尔”。

而在中国，2017年，芯片进口量高达3770亿块，进口额为17561亿元，是进口原油费用的两倍！而要提高制作水平，最重要的是先培养物理、数学等学科的人才，再由他们培养跟其他学科交叉的人才，并掌握工作设计等技术。亲爱的小读者，你想成为未来的芯片天才吗？