手机处理器，又叫系统级芯片，其英文名称是SoC（System-on-a-Chip），SoC是一个微小型系统，如果说中央处理器(CPU)是大脑，那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。目前世界上现有的设计手机处理器的厂商有苹果（美国）、高通（美国）、华为（中国）、联发科（中国台湾省）、三星（韩国）这几个厂商，与现在众多的手机厂商相比，处理器厂商数量稀少，制作一颗手机处理器难度到底有多大？我们从下面的制作流程就可以看出。

流程一：芯片电路设计

以华为麒麟990为例，它在1平方厘米左右的面积上搭载了103亿个晶体管，因此需要工程师为这103亿个晶体管设计复杂的连接电路。首先，要求工程师设计芯片架构。现在大部分手机芯片都采用ARM架构，也就是精简指令集。确定处理器架构后，必须设计内部晶体管电路。完成内部电路设计并进行一些测试后，处理器制造阶段就可以开始了。

00-1010手机处理器设计完成后，流媒体是必须的。什么是流媒体？这就像一条正式的流水线，通过一系列的工艺步骤来试制芯片，这就是所谓的流片。在集成电路设计领域，‘流片’就是我们常说的‘试产’。设计好芯片电路后，尝试生产几个到几十个实验产品进行实际测试。毕竟设计出来的芯片只是处于理论阶段，需要对真机进行测试，检查设计是否符合设计参数。如果测试通过，大规模生产将照原样开始。如果测试没有通过，将重新设计电路，然后继续测试，直到测试通过。

值得注意的是，晶圆的一次性价格非常昂贵，因为芯片设计好之后，电路一般会分成30-50层，然后每层的电路都需要去掩膜厂制作掩膜(可以翻译成光刻掩膜，这是半导体制造的核心)。因为这个光刻掩膜是单独定制的，价格很贵，还要加上原材料晶体的成本。以TSMC的7纳米和5纳米工艺为例，全掩膜5纳米工艺的晶圆成本。

流程二：流片

磁带测试通过后，处理器进入量产阶段。处理器由掩模对准器、掩模对准器，也称为掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等组成。常用的掩模对准器是掩模对准光刻，因此被称为掩模对准系统。

目前世界上只有两三家企业能够生产高精度的euv极紫外光刻机，其中荷兰ASML公司以70%的市场份额而闻名。目前这些厂商对中国实施了技术封锁，他们的高精度设备被禁止销往中国。华为麒麟的高端芯片全部由TSMC制造，这也是国产芯片发展缓慢的主要原因之一。我们国家SMIC现在已经实现了14nm芯片的量产，华为的麒麟820芯片有一部分是SMIC生产的。

ASML掩模对准器

上面的

三：量产阶段

是ASML掩模对准器的介绍图。下面，简单介绍一下图中各设备的功能。

掩模对准器的工作原理

测量台和曝光台是承载硅片的工作台；激光是光源，掩模对准器的核心设备之一；光束矫直器校正光束的入射方向，使激光束尽可能平行；能量控制器控制最终照射在硅片上的能量，曝光不足或曝光过度都会严重影响成像质量。光束形状设置将光束设置为不同的形状，例如圆形和环形。不同的光束状态具有不同的光学特性。快门防止光束在不需要曝光时照射硅片；能量检测器检测光束的最终入射能量是否满足曝光要求，并反馈给能量控制器进行调整；面具是一块玻璃板，里面刻着电路设计图纸，价值几十万。掩模板台是承载掩模板运动的设备，运动控制精度为nm级；物镜用于补偿光学误差，等比例缩小电路图；硅晶片是由硅晶体制成的晶片。硅片有很多种尺寸。尺寸越大，产量越高。内部框架和减震器将工作台与外部环境隔离，保持水平，减少外部振动干扰，保持稳定的温度和压力。

在芯片加工过程中，掩模对准器利用一系列光源能量和形状控制手段，使光束通过具有电路图的掩模，通过物镜补偿各种光学误差，降低电路层的比例

艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等上千道工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片，线路图的层数越多，也需要更精密的曝光控制过程。经过上述流程一大块圆晶被刻蚀成若干块芯片，光刻机光刻的过程就像盖楼房，一层一层的堆叠在一起就形成了“毛坯房”的芯片，现在的芯片是不能被使用的，还要对其进行“精装修”，然后经过分割、封装、喷码等流程就变成我们手机中使用的处理器。

总结处理器制作的困难之处：

1. 内部电路复杂，需要将上百亿晶体管电路集成到指甲盖大小的面积上；

2. 流片一次价格昂贵，加上研发投入巨大一般企业负担不起；

3. 制作芯片的光刻机价格昂贵（1.2亿美元以上），并且最先进工艺制程的euv光刻机禁止向中国出售。