假如有人能山寨出高端CPU，会发生什么？

机哥之前在某知名问答社区，经常会刷到这样一个问题。

大概意思是问，假如有人能山寨出高端CPU，会发生什么？

这么一个诡异的问题，热度倒是不低。

可事实却是，山寨这两个字从来就跟高端芯片扯不上关系。

毕竟，生产一块芯片，背后用到的技术，复杂程度超乎想象。

机哥就拿现在最有代表性的7nm工艺来说。

光是刻蚀就需要150个步骤，如果是完整的工艺，甚至需要超过1500个步骤。

如果每天只做一个步骤，要4年多的时间。

别说是什么山寨小团队了，就算是大型企业，也不是说造就能造的。

可是有人就不信邪，竟然在车库里自制光刻机，造出了真正的芯片。

而且，完全没有靠什么「钞能力」，设备是二手买来魔改的，工艺是自己查资料琢磨的。

这也能造芯片？

没错，下面机哥就来给大家讲讲是咋回事。

首先要介绍一下主角，他名叫泽洛夫（Sam Zeloof）。

（泽洛夫频道的头像）

他只有22岁，目前还是卡内基梅隆大学的学生。

早在高中的时候，他就搞出过一个纯手工打造的放大器芯片Z1。

这个芯片工艺制程达到了175微米。

啥概念，机哥帮大家换算一下，其实也就是17500纳米。

听起来是有点拉胯，这个水平相当于两根头发丝的宽度。

虽然整个芯片只有6个晶体管，但整个制作步骤也需要66步，全流程需要12个小时。

据泽洛夫透露，这块芯片的良品率高达80%，不过实际情况取决于他当天的咖啡摄入量。

当然啦，芯片的制作方法是野了点，不过它并不是样子货。

泽洛夫用它做了简易的LED闪光电路，还可以做电吉他的失真效果器。

可能是因为工艺或者设计上的问题吧，这块芯片的工作电压比较高，不太好驱动。

所以他就萌生了制作下一块芯片Z2的想法。

新的芯片面临的第一个问题就是场地。

在芯片生产中，车间有很高的洁净度要求。

比如1000级无尘车间，就要求每立方米的空间内，直径5微米的灰尘不能超过29粒。

对，就是那么严格，而泽洛夫他只有一个「普通」的车库。

然而，回顾最早的芯片生产，上古大神们也是在普通的工作台上造出芯片的。

凑合用用也不是不行。

（有电子显微镜的「普通」车库）

接下来就是光刻机的问题了。

要是按照现在的市场行情，一台光刻机少说也要1.5亿美元，大概10亿人民币左右吧。

同样棘手的还有光刻胶。

就算真有钱，这两样东西也不大可能会出售给个人买家。

泽洛夫的解决方案，让机哥发出了「还能这样」的感叹。

他自制了一台光刻机，光源是一台二手投影仪。

神奇的地方来了，投影通过一台光学显微镜，就能汇聚到很小的范围。

说人话，就是显微镜反着用，就从放大变成了缩小。

又因为用的是投影仪，所以光刻机曝光的图像可以直接用电脑输出。

所以泽洛夫的这块芯片设计图，居然就是用PS画出来的。

而曝光用到的光刻胶，则是他研究「远古」资料，自己配出来的。

机哥掐指一算，大概有91.475%的人不太了解芯片制造流程。

所以这里简单给大家科普一下。

光刻胶就是涂在硅晶圆表面的一种材料，它被光或者射线照射就会发生变化。

要么是被照射后溶解，要么是被照射后固化，就像雕刻里的阴刻和阳刻。

这样大家是不是就比较容易理解「光刻」了。

基于这样的原理，就可以对没有被光刻胶覆盖的部分进行处理。

比如用化学药剂刻蚀，离子注入之类的操作，构建出晶体管来。

再复杂的芯片，也是用这样的方法一步一步造出来的。

原理就是这么个原理，实际操作就不是那么回事了。

毕竟，连晶圆都是用玻璃刀手工切割的，很多步骤也用的是魔改设备，良品率实在是很难保证。

泽洛夫设计的Z2芯片，包含12个相同的电路，每个电路又包含100个晶体管。

所以每个芯片有1200个晶体管，工艺制程大概是10微米。

整体的设计非常接近英特尔第一块芯片4004，后者的晶体管数量是2200个。

不过从晶体管数量的增长速度来看，泽洛夫甚至打破了摩尔定律，简直吊打牙膏厂。

这200倍的晶体管增长，高通、英特尔看了难道不感到羞愧吗？

接下来，跟机哥做一个简单数学题。

假设1个晶体管的良品率是99.9%，那么1200个晶体管的芯片良品率有多高？

答案是30%。

所以，最后泽洛夫制作了15块Z2芯片，只有1块能实现100%的功能。

具体的功能，类似于一个NAND闪存芯片，当然要比我们手机里用的简陋很多。

还有2块只能实现80%的功能，其余的基本都废掉了。

经过检测，有些功能不全的芯片里混进了灰尘。

不过，对于一个成本只有2万美元（大概12.6万人民币）的项目来说，能造出可用的芯片，已经算是一个奇迹了。

所以大家更能体会，芯片制造有多难了吧。

机哥找两个数据对比一下，会更夸张。

麒麟9000的晶体数量为153亿，苹果A15芯片也在150亿左右。

也就是前面Z2芯片的1250万倍，不愧是人类科技的巅峰。

说实话，泽洛夫这一波车库自制芯片，其实非常简陋。

说难听一点，它也没有什么实用的意义。

无非是用相对现代的设备，重新走了一遍50年前的芯片制造老路。

但是，机哥又要说但是了。

这样的DIY倒是有些科普和教育的意义。

从机哥的视角来看，原本芯片制造是大家印象中特别高深的技术。

可是经过这些民间大神的拆解和折腾，你就会发现，再尖端的东西也是从最基础开始的。

能激起一些人的兴趣，就够了。

事实上，泽洛夫的车库芯片，最早也是受到了另一位自制芯片的大佬启发。

这些看起来没有意义的瞎折腾，会在某个奇妙的维度产生一些影响。

有些事过程确实比结果更重要。

但机哥觉得，有些事过程和结果一样重要，就比如，看完文章要点赞。