石英岩是制造芯片的原始材料，先把它打碎研磨，并放入高温熔炉进行提纯，把它提炼成纯度为99.99的单晶硅硅锭。再切割成直径为300毫米的硅片，厚度为0.75毫米，背面喷上生产序列号，再开一个缺口让设备识别它的方向。
一颗CPU的整个制造周期大约为3个月，全程涉及5000多道工序，需要动用上百台设备。生产出来的CPU芯片并不能保证完美，需要对每个品格进行检测，检测出来的局部缺陷依然能够正常使用。所以检测程序会对有缺陷的品格进行标注，然后根据缺陷的数量进行分类。
英特尔公司就是以这种方式划分出19、17、15以及13处理器，芯片的性能会随着缺陷的增加而越来越弱。芯片的复杂程度堪称一座摩天大楼，里面由数十亿个晶体管堆叠起100多层的电路，层与层之间都完美的相互连接。
把芯片放大到10万倍，可以看到密密麻麻的金属导线层，导线下面是负责基本逻辑运算的晶体管。5纳米工艺的晶体管，它的沟道尺寸为36乘以6乘以52纳米，两颗晶体管之间的间距为57纳米。拿它对比一个细胞线粒体、一个灰尘颗粒和一根人类的头发，就知道它有多小了。
晶体管上面堆满了绝缘体和金属线条，再由金属通孔上下互连，一颗CPU芯片就是以这种形式层层往上堆叠而成的。光刻机的任务就是将这个微型世界用化学手段雕刻出来。光刻机是芯片制造的重要工具，底部是一个UV光源镜头，上面是一组用于聚焦光线的透镜。顶部有一块包含电路图的掩膜板，它相当于冲洗照片的底片。
底部是拖住硅晶圆盘片的工作台，光刻机是通过光的照射来雕刻掩膜上的图案，利用庞大的镜头组件将图案一层层转移到硅晶圆上。光刻机最大的挑战是在极小的尺寸下把电路雕刻出清晰的轮廓。整个光刻过程就是把掩膜上的图案打印在晶圆上，它有一套专门的算法程序来实时修正它的精度。
算法可以实时检测雕刻的精度，实时对光学系统进行矫正，直到做出泾渭分明的电路为止。每个光学部件都有单独的算法模型，从光源透镜开始，根据图纸，它需要把光照的亮度精确到每一个点，让图像呈现出芯片的关键特征和清晰的线条。眼膜板也能够对光线进行准确的微调，做到光刻出来的线路和图纸保持完全一致。
终端镜片的精度相当于眼睛的瞳孔，但是由于光线会使镜片发热和变形，所以输出的光波还要进行重塑和优化，以此确保电路的精度。除了光刻机，整个芯片制造需要动用上百台设备，所有设备都摆放在同一个车间里面，通过轨道小车的运输将每个设备连接起来。
我们就来全面了解制造芯片电路的完整工艺。在硅晶圆上涂上光刻胶是芯片制造的第一步。涂完光刻胶后把它放到一个烘烤盘上，通过烤盘的加温来蒸发掉胶上的杂质。接下来把晶圆送进光刻机内，光刻机用光照的方式把掩膜上的电路图打印到光刻胶上。
下一步用显影溶剂清洗掉光照过的地方，再用烘烤的方式来硬化留下的光刻胶。(电路)图案显示后进入蚀刻环节，蚀刻就是把暴露在光刻胶以外的部分一层层剥离掉，直到出现前一层的金属通孔。
接下来用溶剂把图案上的光刻胶清洗掉，然后用金属沉积的方式在晶圆表面涂上金属层，最后对这层金属进行研磨，研磨后就会出现整洁明了的电路了，它能做到与掩膜上的电路图完全一致。这是单个电路的完整工艺。
完成后需要打入一排金属通孔与下一层电路连接，最后还要做一次清洗。这个是清洗设备，由于做出来的电路会有灰尘污染，需要先用超纯水进行清洗，再用氮气把它烘干。每做完一层电路都需要重复这个步骤，直到完成所有电路。
每一层电路需要几十个步骤，每一个芯片有上百层这样的电路，这座摩天大楼的层数每年都在增加，制造工艺一直在不断缩小，所以芯片的性能就变得越来越强大了。
