動手能力哪家強?

　　在推特上看到一個19歲的博主，耗時整整3年，純手工自制1200個晶體管的CPU。

　　這位叫做 Sam Zeloof 的美國大學生，最終打造出1200個晶體管的CPU!

　　在10微米的多晶硅柵極工藝上實現(xiàn)，命名為Z2。

　　重點是，與英特爾上世紀70年代聞名于世的處理器4004使用了相同技術。

　　PS排陣列，車庫自制，超越「摩爾定律」

　　這款Z2芯片由第一代升級而來。

　　18年，17歲的他曾制作了首個集成電路Z1，有6個晶體管。

　　和以前一樣，整個過程在他的「車庫工廠」進行，使用不純的化學品，自制的設備，沒有無塵室。

　　首先，Zeloof 在 Photoshop 中布局了一個簡單的 10x10 晶體管陣列。

　　一列中的10個晶體管共享一個共同的柵極連接，每行串聯(lián)在一起，與相鄰的晶體管共享一個源極/漏極。

　　單個10微米 NMOS 晶體管樣子如下，金屬層有些不對齊，紅色的輪廓是多晶硅，藍色是源極/漏極。

　　之前，Zeloof 一直采用金屬柵極工藝制作。

　　鋁柵極是與其下面的硅溝道具有很大的功函數(shù)差異，從而導致高閾值電壓(>10V)。

　　比如，吉他失真踏板和環(huán)形振蕩器 LED 閃光器，由于這兩種材料閾值電壓值高，都需要一個或兩個 9V 電池來運行電路。

　　為了節(jié)省功耗，Zeloof 選用多晶硅柵極工藝，性能得到提升，自對準柵極就不會產(chǎn)生高閾值電壓。

　　這使得這些芯片與2.5V 和3.3V 邏輯電平兼容。

　　圖紙設計好后，接著切割晶片，對多晶硅柵極進行蝕刻。

　　Zeloof改進了工藝流程，采用自對準方法，選擇高溫擴散而不是離子注入進行摻雜。

　　因為硅片上已經(jīng)有了各種材料，所以他只需要找到一層薄薄的 SiO2 (大約10nm) ，然后是厚一點的多晶硅 (300nm)。

　　結果顯示，Z2 比 Z1 有了飛躍性的進步。

　　改用多晶硅柵極工藝大大降低了功耗，但由于沒有純凈的化學品和沒有潔凈室，產(chǎn)量很低。

　　Zeloof 表示，「我已經(jīng)做了15個芯片(1500個晶體管)，并知道至少有一個完全功能的芯片和至少兩個大部分功能，這意味著良率低于 80%，而不是100%?！?/p>

　　視頻開篇，Zeloof 調(diào)侃自己車庫造芯超越摩爾定律。

　　網(wǎng)友還順便嘲笑了「擠牙膏」廠英特爾，到了2025年

　　Zeloof ：我終于做到了5nm。

　　英特爾：這是我們最新的10nm+++++++ 工藝。

　　極客少年，造芯夢

　　那么，2018年，Sam Zeloof 究竟做了什么?

　　盡管CPU芯片制造門檻越來越高，但天才少年Zeloof并沒有放棄夢想。

　　2018年，17歲的他還只是一名高三學生，但他已經(jīng)成功制作了首個集成電路Z1，擁有6個晶體管，使用5微米的PMOS工藝。

　　在接受The Amp Hour采訪時，Zeloof提到此次發(fā)明的靈感源自于YouTube頻道，Jeri Ellsworth在個人頻道中演示了如何不用特殊工具來切割硅片、自制硅晶體管的方法。

　　受此啟發(fā)，Zeloof計劃在Jeri Ellsworth的基礎上來制作集成電路。

　　這樣一位傳奇的少年，可以說是一位資深的電子愛好者。

　　他在高中時就開始自己制作芯片，并在家里學習了制造芯片所需的信息和機器。

　　他從eBay上買來零部件和材料，打造成一個半導體制造實驗室。

　　這位才華橫溢的少年認為，嘗試制造芯片是一種了解半導體和晶體管內(nèi)部運作情況的方法。

　　從2017年起，他開始在博客介紹自己的項目，Zeloof收到了很多積極的反饋。

　　一些上世紀70年代的資深工程師也為Zeloof提供了很多建議，希望他能開發(fā)出一種相對簡單的方法，克隆4004芯片技術，從而更好的為自己開發(fā)芯片服務。