为什么有人说CPU是人造物的巅峰？
▍为什么有人说CPU是人造物的巅峰？
其实cpu本身并没有多少科技含量，而是制造和雕刻Cpu的制造工艺才是高科技！也就是说利用高科技手段制造出来的这个东西，具有了高科技属性，确切来讲应该叫做高科技产物。
如果把CPU做成一个篮球场那么大，估计是个电焊工按照图纸都能做出来。但是要把它做成一个指甲盖这么大那就太难了，因为你没有这么高精度的工具来制造它！
按照5nm的制作工艺就是在一根头发丝上面大概雕刻两万个晶体管。
芯片中的纳米（nm）是指晶体管栅极的长度。
由此可见，相当于在指甲盖这么大的地方雕刻出一座精美绝伦后的城市，而且还是能使用的。这得有多恐怖呢？
为什么有这么多国家做不出芯片呢？就是因为没有能用的工具去做，而不是不会做……
所以做芯片的这套工具才是高科技……
▍为什么有人说CPU是人造物的巅峰？
说人造物的巅峰都小了，如果你能搞出CPU，你活着上CCTV，老了扶着上CCTV，死了100年还在上CCTV，你的名字会出现在99％的教材中，逢高考数理化必考你，诗歌小说舞蹈说的都是你，什么大V、明星、富豪在你面前都不敢大声喘气，你的老家说成为爱国教育基地，你家祖坟会成为风水宝地，甚至你出生时有金龙从天而降的传说流传千年，从此以后，美国再敢说什么，直接把你的名字搬出来，胜过千言万语。
当然，这些都是臆想，唯一的的目的就是我想说，CPU是目前人类智慧及技术所能制造的最顶端的时代产物，CPU让人类文明发生跨越，是人类的第二个大脑。
如果说印刷术的发明，让人类活得像个人，那么光刻CPU的发明，将人类推到了神的位置。
对于普通人来说，要说清楚CPU或者是芯片的制造，无疑是“纸上谈兵”，很难以用语言来表述，当然，我也说清，因为CPU涉及到物理学、材料学、光学、量子力学、微电子、统计学等人类最前沿的知识科学。
CPU制造的技术流程：是人类所创造体积最小，工艺最为复杂的物体
众所周知，半导体产业中使用最多的是硅元素，而硅也是制作集成电路的最优秀的原材料，CPU制作的原材料也是硅元素。
网上有很多CPU的生产流程，为了方便大家能看得懂，借鉴国外小伙手工打造CPU的流程图。
1、这位小伙子在野外捡了一块石头，然后把石头弄成粉末。
2，因为石头的主要成份就是二氧化硅，碳酸钙等，石头弄成粉末后，你就得到了纯度高达98%的二氧化硅，但是，这时的二氧化硅并不是单晶硅，因为平均每100万个硅原子中就有有一个杂质原子。
3、进行提纯，将二氧化硅加热到1600-1800℃，使其成为固定形态的单晶硅，学名电子级硅，继续用氯化氢进行提纯，使其纯度成为达到99.99%的多晶硅，然后继续这个工作，直到获得99.9999999%多晶硅金属。
4、把你得到的多晶硅锭放入坩埚中，将其加热到1424.85摄氏度，取一点单晶硅放入熔化后的硅液中，然后，慢慢地拉动单晶硅，一边拉一边冷却，你就会得到一个“锥柱体”。
5、使用金刚石锯，将这个“锥柱体”的硅锭进行切片，通常是1mm厚的圆片，你就得到了晶圆。一般工厂里生产的晶圆直径越大，说明技术越好。Intel当初使用的晶圆尺寸有2英寸/50毫米。
6、买一瓶光刻胶，又称光致抗蚀剂倒在硅晶圆上，是光刻工艺中用来抗腐蚀的涂层材料，相当于“防晒霜”作用，把光刻胶对晶圆表面进行清洗和抛光。
7、用一块有电路图案的光刻石英掩模，并向这块光刻石照一束激光，电路图案就会被刻到晶圆上。
8、光刻以后，在光刻胶的影响下，被光遮罩产生的阴影部分会使硅晶圆表面形成化学变化，出现高低不平的状态，用酸来腐蚀掉，直到得到有“晶体管”的“晶圆”。
其实这个过程，并非如此简单，在英特尔的生产流程中，光刻机还要进入纳米级制作晶体管，一个针头上就能放下大约3000万个晶体管。还要注入光刻胶，并以超过30万千米每小时的离子流速度进行电场加速，改变硅的导电性。这才算真正意义上的“晶体管”。
9、进行“晶圆”切片，切成一块块的硅模具，然后电镀一层硫酸铜，将铜离子沉积在到晶体管上，形成一个薄薄的铜层，随后进行抛光。
10、导线连接，不同晶体管之间形成复合互连金属层，六个晶体管的组合，大约500纳米，完成之后，芯片虽然看起来很光滑，其实里面可能包含有20多层的复杂电路，如同高架桥一样。
这一工作做完，芯片就基本上制作完成，剩下就是复杂的检测工作，最后刻下LOGO，打包进入市场。
需要说明的是，从一块石头到一块CUP，国外不伙虽然展示的细节并不多，但一块高端的CPU并非如此简单，从第9步开始，他使用的是传统锡焊连接方式，最后功能怎么样，不得而知，毕竟光刻机不是随便什么人都能有的。
一块指甲盖大小的芯片，上面却有数公里的导线，几千万甚至上亿根晶体管，光氧化、光刻、离子注入这些都不是小技术。普通人更是无法理解，1纳米差不多是1/100000的头发丝的空间里是怎么做到能放这么多东西的。
从这方面来说，CPU的制作不仅仅是人类掌握了光电的秘密，从更深层的意义上说，几十亿年来，人类对光的理解都是看不见摸不着，而如今人类却可以把光当做刻刀，为自己所用，这是人类所跨出的一大步，而这一步可能还只是开头。
所以，把一颗石头变得会思考，CPU绝对是人类技术上的巅峰创造，人类实现了从无到有，从有到无限的大的新可能，为人类未来创造新物质，甚至新生命提供了核心动力。
CPU制造的知识难点：是集人类之大成
毫不夸张的说，没有任何一个国家能独立做出一颗CPU。因为CPU制作中的每一步都需要不同难点，而这些难点甚至无法给出合理的解释。
光刻，光刻机类似激光打印机，只不过光刻印的不是纸，而是电子元件。采用的镜头，高达2米，直径1米，甚至更大，ASML光刻机的精密程度达到100纳米，而头发丝的直径是30000-50000纳米。然而光刻机被荷兰掌握，几千万美元一台，还要排队。
很难想象，一个纳米级表面沟道里，有着影响整个人类现代文明的产物。
光刻胶：光刻胶就像是防晒霜，没有抹防晒霜的地方会被晒到，作为光刻工艺中用来抗腐蚀的涂层材料，它对刻蚀精度至关重要 ，一步出了岔子，直接报废。而这个东西，目前被日本所垄断，美国人都没办法。
离子膜：CPU内部线路层层叠加，又只有头发丝的几百分之一大小，金属原子要一个个的散落在十万数百万甚至数亿的量级的线路上，形成一层层的导电层，厚度变化要控制在几个埃之内，可以想象多精密。
研磨：导电层弄完了，厚度不一致的膜，还要磨掉，有多难让离子附上去，就有多难磨掉。
注入：注入是整个芯片制作过程中最为关键的一步，电荷多寡需要设计出不同的电压器件，注入的剂量，角度，这些外界更无从所得，这个步骤里不同离子还要分开，避免污染。
量测：纳米级的东西，不像毫米，每一个部位的厚度，宽度，直径，都是要控制。
设计：CPU内部就像一个缩小版的城市，每一个“道路”，每一栋“房子”，都要经过起上万亿次使用而不出问题，而它们还要控制上头发丝的几百分一的大小，还要连接金属导线。
另外：生产CPU的机器，每一台都的耗电量就是上百万瓦，相当于一个小型发电站，台积电就因为用电问题和台湾当局有过协商，而且一个制作芯片的厂家，从机器到工程师到生产工人，前前后后花花费上百亿的资金。
这些都是CPU或者芯片制造过程中要解决的难题，不是光靠精密的数控技术就能解决的，有来自基础物理的限制，有量子力学的限制，甚至有来自人类想象力的限制。
在芯片制作领域依然有许多人类无法解释的现象，只知道可以做出来，但并不能用目前的知识来分析来解释，就像古人知道火能干什么，但并不知道如何产生火一样。
就比如：静电释放（ESD），随着芯片越来越小，芯片内部的静电释放如同闪电一样，让人无法预测，虽然如今的芯片都有设计的ESD保护模块，但是依然有大量ESD失效的案例发生。
人们的解决办法就是，先用着，用着用着就懂了，以后再来探索，一直都是人类在求知上的逻辑，这也是为什么说理论来实践是相互依存的关系。
为什么说CPU是人造物的巅峰？
在过去200年里，人类最重要的发明是什么？
蒸汽机？电灯？火箭？原子弹？这些可能都不是，是晶体管，这个小东西让三个人获得诺贝尔物理学奖，被誉为“20世纪最伟大的发明”。
1948年，贝尔实验室发明了晶体管，但他们并没有想到，他们能成就了“硅谷”，成就现代计算机。从而有了“一个人干几个人的活”这种事发生。
一生二，二生三，三生万物，晶体管的出现为集成电路、芯片的产生奠定了基础。而CPU让电路能够计算，更重要的是存储和记忆，这两个只有生物只有的功能。
值得一提的是：CPU目前的发展过程和地球生命的诞生很相似。
地球在37亿年前就诞生生命，在这部分时间里，地球处于单细胞微生物的时代，直到人类的诞生后，一世纪以前，电的发明，让人类学会了发射无线电信号。
也是在这个时期，人类发明了原始的CPU，这时的CPU就像一个单细胞生物，无法发送无线电信号，也不能跟别的生物交谈，只以进行快在速的搬运和计算，受人类这个物种支配。但是，在未来了？
总有一句话说，人类是外星文明创造的实验品，那么现在的CPU在未来是否能成为现在的“人类”？
这是很让人细思极恐的一件事，却足以说明CPU的强大，当然，目前的CPU还远远不够。
摩尔定律告诉我们，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
一个硅原子直径大约只是0.2纳米，那么，以后更小的晶体管器件必定会生产，那么整个行业，整个人类社会，将会有更多改变和未知数。
所以，无论是从技术层面，还是人类所掌握的知识层来来说，CPU地目前，乃至将来，都是人造物的巅峰，除非未来量子领域出现更优良的替代品。
写在最后：
CPU的出现，改变了人们的生活习惯，也为加速了人类探索宇宙，寻求知识的速度，未来的芯片将会越来越小，需要的技术越来越难以理解。
所幸的是，在半导体领域我国虽然起步晚，但也做得非常出色，摆正了姿态，将来拥有自己的芯片，迟早的事。
▍为什么有人说CPU是人造物的巅峰？
CPU是人造物的巅峰，这样说并不准确，应该说CPU是普通人能够接触到的人造物巅峰。因为不好与航空发动机、生物技术等比较那一个技术含量更高，毕竟是跨领域，难点各不相同。
芯片的本质是将大规模的集成电路小型化
小到可谓在头发丝上建造万丈高楼，在方寸之间建造一座微缩的大型城市。
我们通常所说10nm、7nm、5nm的芯片中的纳米（nm）是指晶体管栅极的长度。1纳米相当于4倍原子大小，是一根头发丝直径的10万分之一，比单个细菌（5微米）长度还要小得多。
能工巧匠通过手工操作的最小尺度大概是在1粒米上刻字。当然超高精度的机床，加工精度能够达到0.01-0.001微米（μm）。
这就意味着通过双手和普通的工具很难达到纳米级的尺度。在纳米级的尺度上建高楼大厦，同时要使晶体管、铜导线及其他材料泾渭分明，就需要使用特殊的刻刀，用光来做刻刀。
光刻的原理其实特别简单，就像我们在沙滩晒太阳，阳光能够照射到的皮肤呈现一种状态，而阳光不能照射到的皮肤呈现另一种状态。
芯片的制造原理
芯片想要做的越小，在单位面积内容纳更多的晶体管来实现更多的功能同时降低能耗，使用更短波长的光源是最直接的手段。
芯片的图纸设计好后，会制作成一层层的光罩（芯片是由几十层电路构成，一层一个光罩）。然后让光透过光罩射到晶圆上，被光罩上的电路图挡住找不到光的部分留下，而被光照到的空余部分的感光材料会被化学腐蚀反应分解出去（或用等离子体轰击晶圆表面的方式去除没有被光覆盖的位置），电路就会被刻在晶圆上了。
再通过离子注入把杂质离子轰进半导体晶格中，使晶格中的原子排列混乱或变成非晶区。将离子注入后的半导体放在一定温度下进行加热，恢复晶体的结构、消除缺陷，从而激活半导体材料的不同电学性能。
再通过气相沉积、电镀的方式形成金属连线或绝缘层。
物理气相沉积用于形成各种金属层，连通不同的器件和电路，以便进行逻辑和模拟计算。化学气相沉积用于形成不同金属层之间的绝缘层。电镀用于生长铜连线金属层。已经制作好的晶圆在经过化学腐蚀、机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛，实现表面平坦化。然后再进行切片、封装、检测就做成了一块完整的芯片。
在整个芯片制造过程中的极限难度
在整个芯片制造过程中难度并不在于“如何制备高纯度硅？”、“如何画芯片电路图？”、“如何制作光刻胶？”、“繁琐的工序”等，极限难度在于如何将电路刻画到晶圆上，同时又保持晶体管和电路的泾渭分明，并且在纳米的尺度上保持多层光刻电路的对齐。
这就是为什么AMSL的EUV坐在光刻机的巅峰，一枝独秀形成高端光刻机市场的绝对垄断地位。
为了控制光刻机精度的EUV光刻机系统采用极紫光作为光源，拥有10万个零件、4万个螺栓、3千条电线、2公里长软管，绝大多数零件都是集全人类智慧大成的产物，如：美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等。每台EUV造价达1亿美元，重达180吨，每次运输要动用40个货柜、20辆卡车，每次运输需要3架次货机才能运完，安装调试也需要一年的时间。所以注定了ASML的EUV一年最高产量只有30部。
光刻机的原理虽然简单，但要能制造出7nm、5nm芯片的光刻机难度可以想象，就算给你全部的零件和图纸也很难调试到可用的精度。
这并不是一个普通人能够仰望的高度，甚至是一个国家难以仰望的高度。好在我国早已布局芯片产业，虽然存在技术代差，但这种技术代差在不断缩小，也并不是所有的芯片都需要做小，目前7nm、5nm芯片也仅仅用于手机。
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▍为什么有人说CPU是人造物的巅峰？
CPU之所以被称之为人造物的巅峰，是因为生产CPU的高端光刻机是世界上任何一个国家无法单独制造出来的，集合了世界上多个国家最先进的技术成果一起制造出来的高端光刻机，其高科技程度可以说完全不似地球产物。
量产光刻机生产企业全球只有三家
荷兰的ASML，日本的尼康和佳能是全球量产光刻机的厂家，其中ASML生产高端光刻机，尼康和佳能主攻低端市场。中国也已经有了自己的光刻机产品，但是与高端光刻机差距较大。
ASML的光刻机产品由德国提供机械工艺，美国提供光源，德国蔡司提供镜头，欧美技术支撑为背景，可以说是整个世界上最先进的技术成果，包括三星，台积电，英特尔，中芯国际等全球大型芯片生产企业都主要购买ASML的产品。
基本上高端光刻机市场被ASML垄断，英特尔为了避免ASML一家独大，一直在扶持尼康，尼康在中高端光刻机市场的份额也在逐渐加大。
CPU是如何制造出来的呢？
大家都知道CPU是由沙子为原材料制造出来的，沙子在地球上的资源是非常多的，为什么CPU还卖那么贵呢？
主要在于生产CPU过程十分复杂，需要先将沙子提炼成硅，再将硅进行处理提纯并最终达到99.9999%的纯度，然后制造成单晶硅锭，将其进行切割成片，然后进行研磨直至达到无缺陷的表层，这个就完成了基本的硅晶片。
对硅晶片表层刷光刻胶，使用紫外线对其进行曝光，曝光后进行显影溶胶，使用化学药剂按设计电路进行腐蚀刻，清除多余光刻胶，反复重复过程最终得晶体管，将离子注入清楚杂质，经过清理和绝缘处理，开始构建各晶体管之间的电路，基本上晶圆完整生产过程大致就是这样。
完成后还需要对晶圆进行切割，测试，装片和封装，完成后进行测试，优质的为高端CPU，劣质的为低端CPU，所以市场上高中低端CPU，其实都是一块晶圆中生产出来的。
总的来说，CPU确实可以称之为现今人造物的巅峰，但是科技是在不断发展之中，也许不久将来会有新的科技产品超越CPU。
以上仅个人浅见，欢迎指正探讨，如果你喜欢我的回答，请点赞，谢谢！
▍为什么有人说CPU是人造物的巅峰？
CPU是不是人造物的巅峰这个我不知道，我知道的是就目前来说从制造的工艺复杂度来说，在民用这个级别可以说是没有一个能够和CPU的复杂度能比较了，要说这是民用级别的造物巅峰是真的一点也不为过。废话不多说先放几张图看看。
上面这种图就是在特殊机器下透视的出来的结果，可以非常清晰的看见CPU内部的层状结构，越往下线宽越窄，越靠近器件层。这可是放大了几千倍才能看到的结果，你就想一下，在一个针尖大小的面积按照现在工艺可以放下3000个左右的mos管，可想而知这是一种多么复杂惊人的工艺水准，再来看下截面图
以上界面图是CPU的和讯截面图，大概有十层，其中最下层为器件层，即是MOSFET晶体管。而这些晶体管基本都是纳米级别的，想一想要在比指甲盖大的芯片上封装几亿个晶体管并且还要将这几亿个晶体管用铜线连接起来你就想想这是一个多么可怕的过程。先来看看我们人类是如何将自己的智慧去解决这么复杂的一项工程的。
CPU制作原理
按照CPU的制作工作原理，从沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、这系列的过程只是一个大的过程，要是在细分其中的小工艺整个工艺过程都在几百个。
1.首先你的要熔炼硅，做成一个纯度达到99.99999%的硅锭，相当于一百万个硅原子中最多只能掺杂一个杂质，然后通过切割的方式会得到一个晶圆，也就是单个硅晶片。
但是你要看到的是下图当中的硅晶片其中有一个技术就是抛光，别说其他的技术就是这个抛光技术世界上也就那么几个国家能够掌握，其中我国也不具备。
2.下面即使光刻胶说白了就是在硅晶片上涂抹一层光刻胶，但是这个涂抹是非常有技术的，是非常薄的一层薄膜这个技术也是比较难掌握的。
3.光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下，变得可溶，期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。
4.使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
5.紧接着就是粒子注入。也就是掺杂制作出PN节。有了这一步基本上一个mos管大概样的样子就形成了。
6.。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞，并填充铜，以便和其它晶体管互连。
最终在通过磨平将上面一层的铜层磨掉，一个真正的mos管就制作成功了。
7.在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞，并填充铜，以便和其它晶体管互连。
8.然后再把各个晶体管连接起来，大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含复杂的电路，放大之后可以看到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。
以上的步骤只是个大概的流程，其中一些流程要反复的光刻和蚀刻，还有线路的连接要反复的基层互相之间一层一层进行连接。可见这是一个多复杂的过程，可怕的是每个MOS管都是纳米级别的，小到只能显微镜可能才能看见。
工艺多复杂
上面只是涉及到了很小一部分的生产工艺过程，先不说里面的涉及到的制作技术，就说生产制造的设备光刻机这个永久的话题，目前来说靠一个国家的力量是难以突破的。AMSL能够造出这样的怪物机器也是集成了多个国家的技术以及各种专利，是好多个巨头公司联合投资才搞出来的一种顶尖设备，单靠任何一个国家的技术储备都无法实现。
就是其中各种几个原子层厚度的工艺技术也不是谁都能随便搞定的。
因此不论是从工艺的复杂度和各种制造的复杂度来说，CPU简直就是目前人类在极小制造业的巅峰之作，也是民用级别里面的巅峰产物，可以说是目前聚集了人类的各种学科范畴的顶尖理论研究成果的产物。
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