沙子是一种非常简单的物质，而世界上很少有像计算机芯片一样复杂的物质。但是，沙子中的简单硅元素是创建集成电路的起点，这些集成电路为当今所有事物提供动力，例如超级计算机、手机和微波炉。

将沙子变成具有数百万个组件的小型设备是一项了不起的科学和工程成就，当 1947 年在贝尔实验室发现晶体管时，这似乎是不可能的。

集成电路板上的芯片

硅锭，从沙子里提取

硅是一种天然半导体。在某些情况下，它会导电；在其他情况下，它表现为绝缘体。硅的电性能可以通过添加杂质来改变，这种方法称为“掺杂”。这些特性使其成为生产晶体管的完美材料，晶体管是放大电信号的基本设备。

微处理器是在大多数商用计算机上进行计算的逻辑芯片。存储芯片存储信息。数字信号处理器在模拟和数字信号之间进行转换，特定的集成电路是用于汽车和设备等事物的专用芯片。

芯片在一家名为 fab 的价值数百万美元的制造厂生产。Fabs 熔化并抛光沙子以生产 99.9% 的纯单晶硅锭。链锯将锭切成直径几英寸的硬币大小的晶片。晶圆经过清洁和抛光，每个晶圆都用于构建多个芯片。这发生在“无尘室”环境中，其中采取了许多预防措施以避免灰尘和任何其他外来物质的污染。

非导体二氧化硅层生长或储存在硅晶片的表面上，并且该层覆盖有称为光刻胶的光敏化学物质。

光刻胶暴露在紫外线下，紫外线通过图案板照射，使暴露在光线下的区域变硬。未暴露的区域用热气体蚀刻，露出下面的二氧化硅基体。底部和下面的硅层被进一步雕刻到不同的深度。

然后剥离通过光刻工艺硬化的光刻胶，在芯片上留下 3-D 景观，复制掩膜中包含的电路设计。芯片特定部分的导电性也可以通过在加热和加压环境中掺杂化学物质来改变。光刻工艺之后可以进行更多的蚀刻和掺杂，在同一个微芯片上进行数百次，在每个阶段都会产生更复杂的电路。

为了在刻入芯片的组件之间建立连接线，整个芯片都涂有薄薄的金属涂层，通常是铝，然后再次使用蚀刻方法去除除了狭窄的导电路径之外的所有东西。有时会放置几层由玻璃绝缘体隔开的导体。

晶圆上的每个芯片都经过测试以确保性能正确，然后用锯将晶圆上的其他芯片分开。这些芯片被很好地放置在一个支持包中，允许它们连接到电路板，任何不完美的芯片都被标记出来并丢弃。