芯片的制造基礎就是晶圓，它是芯片的基礎，芯片就是在晶圓基礎上進行加工的。

在半導體中，總是會提到以尺寸标示的晶圓廠，如　8　寸或是　12　寸晶圓廠，晶圓就是制造各式電腦芯片的基礎，是芯片制造的基闆。

我們可以将芯片制造比拟成用樂高積木蓋房子，藉由一層又一層的堆疊，完成各式芯片的制造。

然而，如果沒有良好的地基，蓋出來的房子就會歪來歪去，不合自己所意，爲了做出完美的房子，便需要一個平穩的基闆。

對芯片制造來說，這個基闆就是晶圓。

首先，先回想一下小時候在玩樂高積木時，積木的表面都會有一個一個小小圓型的凸出物，藉由這個構造，我們可将兩塊積木穩固的疊在一起，且不需使用膠水。

芯片制造，也是以類似這樣的方式，将後續添加的原子和基闆固定在一起。因此，我們需要尋找表面整齊的基闆，以滿足後續制造所需的條件。

在固體材料中，有一種特殊的晶體結構──單晶，它具有原列在一起的特性，可以形成一個平整的原子表層。

因此，采用單晶做成晶圓，便可以滿足以上的需求。

原子級别的制造就可以知道這種技術的難度，原子觀測都難，更不用說加工原子了。

該如何産生這樣的材料呢？主要有二個步驟，分别爲純化以及拉晶，之後便能完成這樣的材料。

純化分成兩個階段，第一步是冶金級純化，二氧化矽是大自然中非常常見的一種石頭，此一過程主要是加入碳，以氧化還原的方式，将氧化矽轉換成　98%以上純度的矽，就像煉鋼一樣。

但是，98%對于芯片制造來說依舊不夠，仍需要進一步提升。

因此，将再進一步采用西門子制程作純化，如此，将獲得半導體制程所需的高純度多晶矽。

接着，就是拉晶的步驟。

首先，将前面所獲得的高純度多晶矽融化，形成液态的矽。之後，以單晶的矽種和液體表面接觸，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起。至于爲何需要單晶的矽種，是因爲矽原子排列就和人排隊一樣，會需要排頭讓後來的人該如何正确的排列，矽種便是重要的排頭，讓後來的原子知道該如何排隊。最後，待離開液面的矽原子凝固後，排列整齊的單晶矽柱便完成了。

然而，8寸、12寸又代表什麽東西呢？他指的是我們産生的晶柱，長得像鉛筆筆桿的部分，表面經過處理并切成薄圓片後的直徑。至于制造大尺寸晶圓又有什麽難度呢？

晶柱的制作過程就像是在做棉花糖一樣，一邊旋轉一邊成型。

有制作過棉花糖的話，應該都知道要做出大而且紮實的棉花糖是相當困難的，而拉晶的過程也是一樣，旋轉拉起的速度以及溫度的控制都會影響到晶柱的品質。

也因此，尺寸愈大時，拉晶對速度與溫度的要求就更高，因此要做出高品質　12　寸晶圓的難度就比　8　寸晶圓還來得高。

隻是，一整條的矽柱并無法做成芯片制造的基闆，爲了産生一片一片的矽晶圓，接着需要以鑽石刀将矽晶柱橫向切成圓片，圓片再經由抛光便可形成芯片制造所需的矽晶圓。

有了晶圓之後就可以進行芯片的設計。

如果是23世紀文明，這些設計就可以在“天道”系統裏面進行模拟設計，芯片的制造一個指令就行了，但是現在并沒有這種技術。

“天道”是一個高科技的宇宙模拟系統，可以模拟宇宙的規則，比如重力、引力、化學特性等等，當然這些特性需要人類進行事先的設置，一旦設置成功之後，配合虛拟現實技術，裏面就是一個真正的世界，如果人類突然走進這個虛拟世界，都會分不清現實還是虛幻。

“天道系統”的作用就是進行科學研究，可以極大地減少科研成本，也可以設計虛拟遊戲，感受虛拟遊戲世界的樂趣。

目前輝煌科技的天道系統還很低級，僅僅可以做遊戲需要大量的人力資源完善。

IC　設計是一門非常複雜的專業，也多虧了電腦輔助軟體的成熟，才讓複雜IC　設計得以變成現實。

IC　設計廠十分依賴工程師的智慧，每個步驟都有其專門的知識，皆可獨立成多門專業的課程，像是撰寫硬體描述語言就不單純的隻需要熟悉程式語言，還需要了解邏輯電路是如何運作、如何将所需的演算法轉換成程式、合成軟體是如何将程式轉換成邏輯閘等問題。

如果沒有成功的IC設計圖，擁有再強制造能力都沒有用，IC設計就相當于建築師的角色，而IC制造就像房地産施工設備，沒有好的設計圖和施工設備就無法建造成合格的芯片。

在　IC　生産流程中，IC　多由專業　IC　設計公司進行規劃、設計，像是聯發科、高通、Intel　等知名大廠，都自行設計各自的　IC　芯片，提供不同規格和效能的芯片給下遊廠商選擇。

因爲　IC　是由各廠自行設計，所以　IC　設計十分仰賴工程師的技術，工程師的素質影響着一間企業的價值。

工程師們在設計一顆　IC　芯片時，究竟有那些步驟呢？

第一步，芯片規格制定。

規格制定的第一步便是确定　IC　的目的、效能爲何，對大方向做設定。

接着是察看有哪些協議要符合，像無線網卡的芯片就需要符合　IEEE　802.11　等規範，不然，這芯片将無法和市面上的産品相容，使它無法和其他設備連線。

最後則是确立這顆　IC　的實作方法，将不同功能分配成不同的單元，并确立不同單元間連結的方法，如此便完成規格的制定。

這個步驟就像是在設計建築前，先決定要幾間房間，浴室，廚房如何規劃，有什麽建築法規需要遵守，在确定好所有的功能之後再進行設計，這樣才不用再花額外的時間進行後續修改。

第二步，設計芯片的邏輯代碼，在　IC　芯片中，便是使用硬體描述語言（FPGA）将電路描寫出來，常使用的　HDL　有　Verilog、VHDL　等。

藉由程式碼便可輕易地将一顆　IC　地功能表達出來。接着就是檢查程式功能的正确性并持續修改，直到它滿足期望的功能爲止。

這個步驟就像初步記下建築的規畫，将整體輪廓描繪出來，方便後續制圖。

第三步，邏輯轉換。在　IC　設計中，邏輯合成這個步驟便是将确定無誤的　FPGA代碼放入電子設計自動化工具（EDA　），讓電腦将　HDL　code　轉換成邏輯電路，之後，反複的确定此邏輯閘設計圖是否符合規格并修改，直到功能正确爲止。

最後，将合成完的程式碼再放入另一套　EDA　tool，進行電路布局與繞線。

在經過不斷的檢測後，便會形成電路圖，圖中可以看到藍、紅、綠、黃等不同顔色，每種不同的顔色就代表着一張光罩。

芯片由層層光罩疊加在一起，最後形成芯片。

一顆　IC　會産生多張的光罩，這些光罩有上下層的分别，每層有各自的任務。

以電路中最基本的元件　CMOS　爲範例，CMOS　全名爲互補式金屬氧化物半導體，也就是将　NMOS　和　PMOS　兩者做結合，形成　CMOS，這是一種放大管，是電子的最基本的單元，類似的還有三極管、電子管，我們使用的每一種電子産品都由這種基本單元組合而成。

電路圖的每種顔色便代表一張光罩。芯片從底層開始，逐層制作光罩，最後便會産生期望的芯片了。