反垄断|一个22岁男孩儿,在地下车库里造出了芯片( 二 )


“光刻”的基本原理其实相对简单:先将光敏材料涂在硅片上;然后用一个类似投影仪的设备 , 将设计模板投射在上面 , 然后再通过一系列步骤溶解掉多余的地方 。 因此 , 他解决光刻的方法堪称“知识迁移鬼才”——
他在亚马逊网站上买了一个会议室投影仪 , 改装后安装在显微镜上 , 组成一台简易“光刻机” 。
将自己的设计通过光学原理微缩到合适的尺寸 , 投射在自己手工切割的每块约为半英寸的多晶硅片上 , 而这枚硅片抹上了对紫外线敏感的材料 。
再将自制光刻机将光束投射到“设计”上:一个由12个电路组成的栅格 , 每个电路有100个晶体管 , 共计1200个 。
而“刻蚀”步骤 , 很像是一节大学里的化学实验课:用酸(各种溶剂)腐蚀每块芯片 , 再将它扔进在1000摄氏度左右的炉子里烘烤 , 以调整电导率 , 然后送入真空室做进一步处理 。
以上的步骤来来回回捯饬三轮 , 才能结束芯片的关键制作步骤 。
旋涂光刻胶 , 烘烤、然后曝光显影 , 中间用到各种化学试剂与仪器 。 来回几次再放入真空室做蒸发、溅射
但Wired认为 , 即便是在当下 , 巨型晶圆厂以大致相似的基础方式生产芯片——在设计的不同部分使用一系列步骤添加和移除材料 。 只是复杂度和成本比齐鲁夫的手工作坊要高出几千倍 。
有趣的是 , 除了“光刻机”与“刻蚀机” , 齐鲁夫几乎所有的设备都是从eBay和其他拍卖网站上淘的科技破烂——它们多是由一些上世纪就倒闭的硅谷科技公司生产 , 如今已经十分廉价且都需要深度修理 。
“他最好的发现之一 , 就是那台虽然坏掉 , 但90年代售价高达25万美元的电子显微镜 , 他只花了1000美元买下来并完成了修复 。 ” 这台机器的主要作用是检查芯片缺陷 , 不要小看这台上世纪的机器 , 它甚至还能观察蝴蝶翅膀的纳米结构 。
电子显微镜 , 图片来自齐鲁夫的vlog视频
就是在这样成本极低的实验环境与软硬件处理下 , 齐鲁夫的第二代芯片 Z2 , 最终在一台20年前生产的惠普分析仪器上 , 跑出了漂亮的电流电压曲线——这代表着一枚简易芯片短暂拥有了生命 。
齐鲁夫认为分析仪显示的结果比较理想
事实上 , 所有人都会看到这件事的表层意义——
太过优秀的动手能力、执行力以及一种独属于年轻人的不服与自信 。 齐鲁夫取得的成果 , 足以让那些总是抱怨学校里不能提供先进仪器的工程专业学生感到羞愧 。
就像一位开发者评价齐鲁夫的执行力所赞赏的:“让我印象深刻的 , 是他如何来驱动这个爱好 。 当我18岁的时候 , 我有很多兴趣爱好 , 但是我很少完成我想做的事情 , 而学习 , 则是一个更大的挑战 。 ”
此外 , 齐鲁夫也凭借真实可确认的视频资料 , 在网上获得了一群70年代半导体老人的鼓励与支持 。
但实际上 , 齐鲁夫的想法比较简单:他觉得有意思 , 所以就动手做了(动手改造是他的习惯——在2020年 , 他还把一台宝丽来胶卷机 , 改造成数码相机);此外 , 他想以此证明给整个半导体产业一个有时会故意忽略的事实:
并不是要有数百万美元的预算 , 才能成为一个发明者或创新者 。 这会赶走太多对半导体感兴趣但又惊呼门槛太高的年轻人 。
当然 , 他做的这些芯片绝对不可能装进你的手机与服务器;但这种行为 , 却恰恰是开源与人类科学的目标——每个人都可以通过复制来改善整体结果 , 促进共同利益 。
齐鲁夫也曾改造过相机:左边为胶卷机照片 , 右边是齐鲁夫改造为数码相机后拍摄的照片 。 图片来自卡内基梅隆大学
另外 , 从商业市场角度来看 , 齐鲁夫的行为和结果能够证明:高质量的实操制造 , 对某些种类芯片(譬如ASIC)的小规模生产与运行会具备很高的价值 。
通常来讲在半导体市场 , 只有实现大规模生产制造 , 才能降低成本获得足够的利润;在现代工艺中 , 实现规模化比性能更重要 。
然而 , 齐鲁夫告诉我们 , 在半导体产业发展近100年的当下 , 现有开放的软硬件工具已经能够满足一些企业在保证成本的前提下 , 实现小规模生产制造;而很多上世纪老旧的技术 , 并非完全没有了可取之处 。
不可忽略的问题
我们发现 , Wired对齐鲁夫的报道中 , 有些用词非常符合欧美文化视角 。 譬如 , 他们强调齐鲁夫工作的“车库” , 是归他父母所有的 。 而齐鲁夫是一名读大四的年轻人 。