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这个22岁的小伙子在车库里自制芯片

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来源：互联网
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2022-02-11
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节假日规定

近日有关于节假日规定的话题受到了许多网友们的关注，大多数网友都想要知道节假日规定问题的具体情况，那么关于节假日规定的相关信息，小编也是在网上收集并整理的一些相关的信息，接下来就由小编来给大家分享下小编所收集到的与节假日规定问题相关的信息吧。

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以上就是关于节假日规定这个话题的相关信息了，希望小编分享给大家的这些新闻大家能够感兴趣哦。

编译 / 张鸥

编辑 / 牛跟尚

设计 / 皮皮

来源 / WIRED 作者：Tom Simonite 照片拍摄：SAM KANG

2021年8月，知名芯片制造商英特尔透露了其在美国本土建立巨型工厂的计划，预计8家工厂总投资1000亿美元，招募工人1万名，制造新一代有数十亿个晶体管的强大处理器，解决全球芯片危机。

同月，22岁的萨姆·泽鲁夫（Sam Zeloof）达成了他个人的半导体里程碑——在家庭车库里成功自制芯片。他居住在新泽西州，地址距离1947年在贝尔实验室制造第一个晶体管的地方约30英里（48公里）。

泽鲁夫的设备也是自制的。他利用这些设备和收集到的材料残骸，生产了有1200个晶体管的芯片。他把硅片切成片状，用紫外线对其进行微观设计，然后用手把它们浸泡在酸中。

他说：“也许是我过度自信，但我一直在想，有一些人可以做到，那么我也可以，哪怕花费的时间久一些。”泽鲁夫也在自己的YouTube和博客上记录了全过程。

萨姆·泽鲁夫▼

只是一间车库

这个芯片其实是泽鲁夫的第二个作品。2018年他还是一名高中生的时候，制作了第一个小很多的芯片；再往前一年，他在制作单个晶体管。

他的芯片在技术上落后于英特尔的芯片，但他半开玩笑地说，如果比对发展过程，他的早期进展可能比半导体行业的早期进展要快一些。第二块芯片的晶体管数量是第一块的200倍，增长速度超过了摩尔定律。摩尔定律是英特尔的一位联合创始人创造的经验法则，即芯片上的晶体管数量大约每两年增加一倍。

泽鲁夫现在希望能达到英特尔1971年的突破性4004芯片的规模，这是第一个商业微处理器，它有2300个晶体管，被用于计算器和其他商业机器。12月，他开始了临时电路设计的工作，可以进行简单的加法。

众所周知，疫情引发了全球半导体短缺，阻碍了从汽车到手机多个行业的产品供应。不仅仅是行业制造商开始了大刀阔斧的补救，政府也在推出相关激励政策，希望美国在经历了几十年的外包后，能够自给自足，重拾生产计算机芯片的能力。

这个小车库制造的芯片当然不足以为你的汽车提供能量，但泽鲁夫认为，没有数百万美元的预算也能发明成功，这是整个社会能够从中受益的事情。

“极高的成本投资反映了那个领域的高门槛，你会不自觉地去规避风险，这对创新是不利的。”

没有“不可能”

2016年，在上高中的泽鲁夫看到了发明家和企业家杰里·埃尔斯沃思（Jeri Ellsworth）的YouTube视频，她在视频中制作了自己拇指大小的晶体管，使用从乙烯基贴花上剪下来的模板和一瓶除锈剂。产生浓厚兴趣的泽鲁夫决定复制埃尔斯沃思的项目。

他给自己定下了从单一晶体管到集成电路的计划。这在行业历史上需要大约十年的时间，但是在他眼里似乎没什么大不了。

埃尔斯沃思现在有自己的增强现实技术开发初创公司，她在采访里表示：“泽鲁夫提醒了世界，这些看起来遥不可及的行业，其实都从一间有巨大能量的小工作室开始。只要你愿意，就可以去做。”

计算机芯片的制造时常被描述为世界上最困难和最精细的制造过程。当泽鲁夫开始在博客上写下他的项目目标时，一些行业专家发来电子邮件告诉他这是不可能的。他说：“说实话，起初我决定做这件事只是因为它很有趣。”他说，“但是当‘不可能’的声音开始出现，就应该要更认真对待了。”

泽鲁夫的家人给予了他很大的支持，但也很谨慎。他的父亲请他认识的一位半导体工程师马克·罗斯曼（Mark Rothman）提供安全建议。罗斯曼说：“我的第一反应是，你不能这样做。这只是一个车库。”他在芯片工程领域工作了40年，现在在一家OLED屏幕制造技术公司工作。看到泽鲁夫的进展后，罗斯曼表示表示：“他做了我从未想过人们能做的事情。”

70年代飞兆半导体公司繁忙的生产线▼

来自70年代的设备

泽鲁夫的项目涉及历史和工程。现代的芯片制造是在那些昂贵的暖通空调系统中进行的，这些系统可以清除每一丝可能困扰其数十亿美元机器的灰尘。很显然，泽鲁夫无法与这些技术相提并论。

他阅读了20世纪60年代和70年代的专利和教科书，在当时，像飞兆半导体（Fairchild Semiconductor）这样的先驱公司里，工程师都是在普通的工作台上制造芯片。泽鲁夫查找了当时的制作方法，使用X-Acto刀片和胶带以及几个烧杯，并从eBay和其他拍卖网站上购买了70年代和80年代的廉价芯片设备。

这些设备曾经属于已经关闭的加利福尼亚科技公司，许多设备还需要修理。泽鲁夫最好的设备之一是一台坏掉的电子显微镜，它在90年代初要花费25万美元，他只用1000美元买下了它并进行了修理。泽鲁夫用它来检查蝴蝶翅膀上的纳米结构以及芯片是否有缺陷。

有时，泽鲁夫也需要随机应变。就像在真正的芯片厂一样，他想用一种叫做光刻的工艺将他的微观细节设计转移到设备上。这涉及到将芯片涂上光敏材料，并使用一个像超精密投影仪一样的设备来刻录模板，以指导后续的加工步骤。光刻机价格昂贵，高达1.5亿美元，因此泽鲁夫将在亚马逊上购买的改装会议室投影仪安装在显微镜上，自己制作。它将他的设计以极小的比例投射到硅片上，然后在硅片上涂抹了对紫外线敏感的材料。

泽鲁夫在2018年完成的第一代芯片Z1，有6个晶体管▼

第一代芯片Z1

2018年，泽鲁夫在体育课上设计了他的第一个芯片，一个有6个晶体管的简单放大器。整个工作过程耗时12个小时，他在车库里一共走了66步，Z1诞生了。

芯片上有三只跳舞的熊，这是感恩而死乐队（Grateful Dead）的象征，现在出现在泽鲁夫的所有芯片上，以此感谢这个乐队的粉丝——帮助自己的芯片工程师罗斯曼。

Z1使用的晶体管被泽鲁夫称为“直接来自20世纪70年代”，小到175微米，大约是一根头发丝的长度。他把这些芯片放在一块电路板上工作，该电路板闪烁着一个LED和一个吉他失真踏板。

2018年底，泽鲁夫开始在卡内基梅隆大学学习电气工程，在宿舍里对车库晶圆厂设备进行黑客攻击。他升级了设备，为他的第二个芯片Z2做准备。升级后的设备使用了一种更快的开关晶体管设计，基于一种在20世纪70年代成为主流的多晶硅晶体硅片。

泽鲁夫在2021年8月完成的第二代芯片Z2，有1200个晶体管▼

Z2的诞生

泽鲁夫在一个自制的小转盘上以每分钟4000转的速度旋转手工切割半英寸方块多晶硅，每块多晶硅都成为一个独立的芯片，涂上光敏材料，将其设计转移到表面上。然后，用自制光刻机投射光束：一个由12个电路组成的网格，每个电路有100个晶体管，总共有1200个晶体管。当然，不要忘了跳舞的熊。

紧接着，每个芯片都被蚀刻，并在一个大约1000摄氏度的炉子里烘烤磷原子以调整其导电性。之后在光刻机下再进行三轮操作——在这之间还会将其放入充满发光紫色等离子体的真空室，以蚀刻多晶硅。然后，大功告成。

今天的商业工厂以大致类似的方式生产芯片，使用一连串的步骤在设计的不同部分逐步添加和移除材料。这些芯片要复杂得多，数十亿个小得多的晶体管紧密地排列在一起，而且这些步骤是由机器而不是人工完成的。泽鲁夫的第二代芯片上的晶体管比他的第一代芯片上的晶体管快约10倍，其特征小到10微米，比红细胞大不了多少。

8月，泽鲁夫将Z2连接到惠普公司在80年代发布的一个米色的盒子式半导体分析仪上进行测试。在其发光绿色屏幕上出现的一系列平滑的电流——电压曲线，标志着成功。