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美国高中生在自家车库造出了芯片

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在自家车库造芯片?还用到光刻技术?先别吃惊,真有人这么干了,而且还是一名高中生。

美国小伙Sam Zeloof从高中开始就尝试自行研发芯片,Zeloof称他最开始是在油管上看到一位博主分享了自制晶体管的视频,很有兴趣,因此自己也开始收集制作芯片所需的原材料和二手设备,为芯片制造做准备。
2018年4月,17岁的Zeloof发布了自己研发的第一代芯片Z1,Z1采用5微米PMOS(指n型衬底、p沟道,靠空穴的流动运送电流的MOS管)制程,虽然只有6个晶体管,但Z1对Zeloof而言更多是一块设备测试用芯片,当逐渐调试好设备和掌握了芯片的生产流程后,Zeloof未来的目标是制造出能达到英特尔历史上第一款处理器Intel 4004水平的芯片。
Zeloof表示他用第一个芯片做了一些很酷的项目,如LED闪光器,还有吉他的失真效果器,虽然它们的工作状态都不错,但问题也很明显,像是mosfet(一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管)的阈值电压很高,因此需要连接1-2个9伏的电池,Zeloof想在他的新一代芯片上解决这个问题。
终于,今年Zeloof的新一代芯片Z2来了,他在其个人博客(http://sam.zeloof.xyz)上分享了其制作的升级版Z2芯片的全过程。
据其透露,Z2芯片采用10微米多晶硅栅极工艺并可容纳100个晶体管,这与Intel 4004处理器的技术相同,Z2芯片是一个简单的10×10晶体管阵列,用于测试、表征和调整过程,但这是向更先进的 DIY 计算机芯片迈出的一大步。
Zeloof做了12个晶体管的阵列,因此整个硅片上集成了1200个晶体管,英特尔的第一款处理器Intel 4004也只有2000个晶体管,Zeloof表示产自“手工作坊”Z2芯片目前也达到了一个不错的复杂水平,毕竟他一个人干了上个世纪70年代英特尔一组人做的事情,Zeloof表示他很快就会制作更多有趣的电路。
现在来看一下Zeloof是如何在自家车库“肝”出Z2芯片的。
Zeloof表示这款新芯片是通过多晶硅栅极工艺制造的,它的阈值电压仅为1伏左右,能在非常低的电压下良好的工作,同时,它的逻辑电压可以低至3.3伏到5伏,因此功耗更低,并且可以封装成更小的芯片。






Zeloof表示,在开始自制芯片这个项目之前并不知道自己将进入哪个领域获得什么,通过这段车库自制芯片经历,他在物理、化学、光学、电子学以及诸多学科领域中学到的东西远超自己的想象。


Zeloof从2017年开始在博客中陆续分享的他的项目,获得了不少积极的反馈,有不少芯片专业人士以及爱好者与他联系,甚至得到了一位上世纪70年代使用类似芯片生产流程的资深工程师的帮助。就像Zeloof受他人影响开始了自己的车库芯片项目,Zeloof也希望自己的经历能激励他人对手工制造芯片的热爱。







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