19歲「天才少年」自制CPU！1200個晶體管，純手工打造
一個人，到底能「肝」到什么程度？
19歲「天才少年」或許給了這個問題一個完美的詮釋：
耗時整整3年，純手工自制CPU！
這位叫做 Sam Zeloof 的美國大學(xué)生，最終打造出1200個晶體管的CPU！
在10微米的多晶硅柵極工藝上實現(xiàn)，命名為Z2。
重點是，與英特爾上世紀(jì)70年代聞名于世的處理器4004使用了相同技術(shù)。
PS排陣列，車庫自制，超越「摩爾定律」
這款Z2芯片由第一代升級而來。
18年，17歲的他曾制作了首個集成電路Z1，有6個晶體管。
和以前一樣，整個過程在他的「車庫工廠」進(jìn)行，使用不純的化學(xué)品，自制的設(shè)備，沒有無塵室。
首先，Zeloof 在 Photoshop 中布局了一個簡單的 10x10 晶體管陣列。
一列中的10個晶體管共享一個共同的柵極連接，每行串聯(lián)在一起，與相鄰的晶體管共享一個源極/漏極。
單個10微米 NMOS 晶體管樣子如下，金屬層有些不對齊，紅色的輪廓是多晶硅，藍(lán)色是源極/漏極。
之前，Zeloof 一直采用金屬柵極工藝制作。
鋁柵極是與其下面的硅溝道具有很大的功函數(shù)差異，從而導(dǎo)致高閾值電壓(>10V)。
比如，吉他失真踏板和環(huán)形振蕩器 LED 閃光器，由于這兩種材料閾值電壓值高，都需要一個或兩個 9V 電池來運行電路。
為了節(jié)省功耗，Zeloof 選用多晶硅柵極工藝，性能得到提升，自對準(zhǔn)柵極就不會產(chǎn)生高閾值電壓。
這使得這些芯片與2.5V 和3.3V 邏輯電平兼容。
圖紙設(shè)計好后，接著切割晶片，對多晶硅柵極進(jìn)行蝕刻。
Zeloof改進(jìn)了工藝流程，采用自對準(zhǔn)方法，選擇高溫擴(kuò)散而不是離子注入進(jìn)行摻雜。
因為硅片上已經(jīng)有了各種材料，所以他只需要找到一層薄薄的 SiO2 (大約10nm) ，然后是厚一點的多晶硅 (300nm)。
結(jié)果顯示，Z2 比 Z1 有了飛躍性的進(jìn)步。
改用多晶硅柵極工藝大大降低了功耗，但由于沒有純凈的化學(xué)品和沒有潔凈室，產(chǎn)量很低。
Zeloof 表示，「我已經(jīng)做了15個芯片（1500個晶體管），并知道至少有一個完全功能的芯片和至少兩個大部分功能，這意味著良率低于 80%，而不是100%?！?/p>
視頻開篇，Zeloof 調(diào)侃自己車庫造芯超越摩爾定律。
網(wǎng)友還順便嘲笑了「擠牙膏」廠英特爾，到了2025年
Zeloof ：我終于做到了5nm。
英特爾：這是我們最新的10nm+++++++ 工藝。
極客少年，造芯夢
那么，2018年，Sam Zeloof 究竟做了什么？
盡管CPU芯片制造門檻越來越高，但天才少年Zeloof并沒有放棄夢想。
2018年，17歲的他還只是一名高三學(xué)生，但他已經(jīng)成功制作了首個集成電路Z1，擁有6個晶體管，使用5微米的PMOS工藝。
在接受The Amp Hour采訪時，Zeloof提到此次發(fā)明的靈感源自于YouTube頻道，Jeri Ellsworth在個人頻道中演示了如何不用特殊工具來切割硅片、自制硅晶體管的方法。
受此啟發(fā)，Zeloof計劃在Jeri Ellsworth的基礎(chǔ)上來制作集成電路。
這樣一位傳奇的少年，可以說是一位資深的電子愛好者。
他在高中時就開始自己制作芯片，并在家里學(xué)習(xí)了制造芯片所需的信息和機(jī)器。
他從eBay上買來零部件和材料，打造成一個半導(dǎo)體制造實驗室。
這位才華橫溢的少年認(rèn)為，嘗試制造芯片是一種了解半導(dǎo)體和晶體管內(nèi)部運作情況的方法。
從2017年起，他開始在博客介紹自己的項目，Zeloof收到了很多積極的反饋。
一些上世紀(jì)70年代的資深工程師也為Zeloof提供了很多建議，希望他能開發(fā)出一種相對簡單的方法，克隆4004芯片技術(shù)，從而更好的為自己開發(fā)芯片服務(wù)。
Zeloof表示，「我開始閱讀舊書，研究一些舊的專利，因為新書介紹的制作流程需要非常昂貴的設(shè)備?！?/p>
最后，獻(xiàn)上Sam Zeloof 自制CPU視頻。
網(wǎng)友驚呼，超越摩爾定律！
