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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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。

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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。

这个有点武断了！人类一直在创造巅峰，又在一次次的冲破巅峰。比如最近我国就利用量子纠缠技术创造了墨子号，实现了量子领域的通信，这不是一个巅峰吗？就好比前不久谷歌首次发布量子计算机实现的量子运算规模，不都是一次次的在冲破巅峰吗？CPU只能代表一个时代的产物，并不是巅峰。人类没有巅峰，因为人类永远都在探索的路上。

这种说法主要来自于生产CPU的光刻机是世界上多个国家的产物。生产CPU不难，但是生产CPU的光刻机很难制造。目前来看，没有任何一个国家能单独生产出光刻机。而且即便是集合了全球多个国家的技术与科技，量产光刻机的生产企业全球也就只有三家。分别是荷兰的ASML、日本的尼康和佳能。

纵观全球所有的产品，到目前为止复杂程度还没有能超过光刻机的产品，而光刻机仅仅是用于生产CPU。所以，在这种大环境下，也就有人认为目前CPU是人造物的巅峰。因为实在是太难制造了。

不过除了生产上的困难之外，还有一点就是CPU在我们生活中比较常见。是网络世界的一个基础，也是我们现在数字化生活的一个保障。从这点来看，说CPU是人造物的巅峰其实一点都不为过，毕竟如果没有CPU，那我们的网络世界或许将会变得非常惨淡。我们现在所接触的手机、游戏机、电脑都不存在。

所以，我们完全可以理解成正是因为有了CPU我们才有了现在的生活。而且随着网络服务的升级，技术的不断完善，我们对网络世界的需求也会更大。这样一来，CPU在我们的生活中就会更加重要，因此说他是巅峰也不为过。

综上，这么说的原因在于生产比较难、生活使用率比较高。到目前为止，还没有什么产品能取代CPU在我们生活中的价值，所以，说他是目前人造物的巅峰其实也不为过。但以后或许就不是了，毕竟我们的需求在增加，产品升级也要跟上节奏啊。

以新冠病毒为代表的病毒，其整体尺寸一般在30-80nm。

而Intel长期被人嘲讽”已经落后“的工艺制程为14nm。

而以14nm作为最小设计尺寸（很不严谨的说法，但可以这么粗略理解）的晶体管，在一枚小小的CPU中有几十亿到几百亿个，与全人类数量在同一个量级上。

同时，需要小白注意的是，这些晶体管不是通过物理或化学反应批量生成的重复物（如一滴水中有几十亿个水分子），而是每一个都有特定设计以及明确功能的实体，他们是一个个被画出来并精确地制造在硅晶圆上的。

当然，最应让人感到震撼的是，在无数科学家与工程师的努力下，在波澜壮阔的人类产业链合作之下，这个人造物的巅峰，仅以最低几角钱最高不过几千元的价格，就能来到你的手上。

（补充2：cpu价格不超过几千块确实只是针对大部分，面对3990x这样的怪兽，我只能流下贫穷的泪水（我也好想数框框T_T））

（补充3：开头和病毒的对比，不是说cpu和病毒比的复杂性如何，而是说明cpu的基本构件真的很小。cpu的设计上的复杂性估计比不上任何一种生物啦，但是题目讨论的是人造物）

因为CPU可以集成数十亿个晶体管到指甲盖大小的面积上，以完成诸多的功能。此外，CPU的制造工具光刻机也是人类当今先进科技的结晶。如今所享受到科技带来的便捷离开了CPU就运行不了，当然了不仅仅只有手机和电脑中有CPU，像汽车，飞机，舰船，卫星等这些设备中也有CPU，只不过性能没有手机和电脑中的强。

制造大东西简单，但是制造小东西就太难了。如今CPU的制程工艺达到了5纳米，这是什么概念？要知道现在最小病毒的长度还是17纳米，而CPU的制程工艺竟然比病毒还小，由此可知制造CPU的难度究竟有多大。像麒麟970处理器的内核面积只有96平方毫米，而里面就集成了55亿个晶体管。到了麒麟980内核面积为76平方毫米，但是集成了69亿个晶体管。这就可以证明CPU的集成度达到了巅峰，当然这并不是最先进的CPU。另外，CPU内部的晶体管可不是单层的，而是多层的，其内部密密麻麻的复杂结构相当于一座城市。也可以说，CPU相当于一个面积缩小到几十平方毫米的城市。除了足够小之外，还要具有强大的运算能力，说CPU是人类制造产品的巅峰是毫无悬念的。因为没有什么产品的制造难度比得上CPU了。

另外，CPU的制程工艺突破也不容易。从早期的90纳米，65纳米，45纳米，32纳米，28纳米，14纳米，10纳米到如今的7纳米，5纳米，甚至3纳米。每次节点的突破都代表了性能的提升和技术的进步，也代表了人类制造越来越精细化。当然，除了制程工艺之外，制造CPU前，也要对单晶硅进行极致的提纯，如今的单晶硅纯度高达99.99999999999%，纯度越高越好。

俗话说，航空发动机是工业的桂冠，而制造CPU所用的光刻机就更是工业桂冠上的明珠了。如果说，航空发动机是考验一个国家的材料，重工业技术的话，那么光刻机就是考验世界所有国家的精加工，材料，微电子，超精确控制等等的技术。要知道，如今可以独立制造航空发动机的国家有中，美，俄，英，法，日。而可以制造光刻机的国家就只有中，日，荷，美了。但是能够制造出先进EUV的国家就只有荷兰。所以说，光刻机和CPU的制造难度是要高于航空发动机的。说CPU或者光刻机是世界上制造难度最大的设备也是可以的。

历史上总有人在某个时代对于一个比较流啤的东西最大的赞美就是冠于人类某某某方面的巅峰。这种赞美在每个时代层出不穷，但是到了下个时代可能这个东西就变的很普通了。

通常这类人格局永远到不了看到未来的高度，这种井蛙思想少听为妙。也许下个时代，CPU就和机械齿轮一样简单，随便找个下个时代类似普通工程师的人都可以玩出花。

而且如果你对电子技术有所了解，现在GPU已经开始渐渐吞噬CPU的市场和地位了。

应该说是民用级的人造巅峰，因为上面还有军用级，再往上还有无法量产的研究级。

哈哈！每个人的看法不同！CPU很棒！但人工智能不棒吗？阿尔法狗应该了解吧！它是人工智能的成果之一。

量子通信和量子计算机不棒吗！虽然还只是实验阶段。

人造太阳！这个牛逼吧！也就是控核聚变，模拟太阳。

其实还有很多！只是目前离我们生活还很远。