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即将在创客空间实现：DIY 集成电路
不久的将来，你可能会走进同样的创客空间，在那里你就像现在一样通过 3D 打印机制造零件并沉迷于构建自己的集成电路。无论你觉得这种想法有多疯狂，但请了解一下 Wired Magazine 杂志最近报道的 22 岁的 Sam Zeloof 取得的成就。Zeloof 在他的车库里使用主要在 eBay 上购买的设备造出了一个包含 1200 个晶体管的芯片。现在，他正在研究一种由 ALU（算术逻辑单元）组成的芯片，他最终想把这种芯片植入一种成熟的微处理器中。
从 Zeloof 工作场地的照片中，你第一眼看到是这里没有一间无尘室，Zeloof 也没有穿着工作服四处走动。他告诉 Wired，20 世纪 60 年代和 70 年代的专利和教科书介绍了当时是如何利用普通工作台制造芯片的。关于用 X-Acto 刀片和胶带制作掩模的内容就足以让他开始行动。
Zeloof 说，他工作间里的所有设备都是在网上拍卖的科技公司废弃的设备。值得注意的是，Zeloof 住在新泽西州，所以他没有机会到硅谷的垃圾箱里去寻找任何设备。他谈到了曾发现一台破旧的扫描电子显微镜 (SEM)，以 1000 美元的价格买下并修复。这台显微镜在上世纪 90 年代价值 25 万美元。
如此便宜的价格让会你怀疑 Zeloof 在购买这台显微镜时只是撞了大运。为了弄清楚其他想做芯片的人是否能复制这位 22 岁年轻人找设备的方式，我们在 eBay 上做了一些调查。
在 SEM 方面，我们没有像 Zeloof 那样做得很好，但我们确实找到了一个据说可以工作的博士伦扫描电镜模型，价格为 3400 美元。还有一个不锈钢真空室/三通，类似于 Zeloof 使用的器件，售价 555 美元。我们能买到的用来抽空真空室的高真空涡轮分子泵的价格是 250 美元。
Zeloof 用来做光刻的装置出乎意料地便宜。他开始使用了一台家庭影院 DLP 投影仪，其中包含一个汞蒸汽灯（非 LED 光源），以获得高紫外光输出。该投影仪在亚马逊上通常售价约 400 美元，用于将芯片几何形状的图像投射到晶圆上进行处理。来自投影仪的图像穿过一个普通的实验室级显微镜（约 300 美元），其物镜被反转，因此它可以缩小而不是放大图像。接收图像的晶圆通过一个电动 X - Y 平台移动，该平台的价格也在 300 美元左右，通常用于在数控铣床上定位零件。一个大约 100 美元的真空台在曝光时压住晶圆。
尽管 Zeloof 的光刻设备是预算价格，但很明显，他必须投入大量的精力，使所有这些部件都能协同工作。他从 DLP 投影仪取下了一些部件，这些部件原本是安全器件，用来限制紫外线的输出强度。他还不得不重新对投影仪进行编程，使投影仪认为安全措施仍然有效，并使图像与 X-Y 平台的运动同步。DLP 投影仪的光学装置通常是以一定的角度在墙上投射图像，因此投影仪的角度必须恰到好处，以便在显微镜物镜上产生一个方形图像。
光刻设备需要进行一些初步调试。投影仪的原有照明不均匀，会在晶圆上产生曝光过度和曝光不足的点。因此，Zeloof 只好记录投射光模式（使用普通的网络摄像头），并用它来创建一个校准掩模，将投影仪光线修正为更均匀的输出。
这使我们回到了将 Zeloof 的 DIY 芯片厂作为一个创客空间进行再创造的想法。也许我们可以从体育领域吸取教训。上了年纪的读者可能还记得，在 1954 年有人第一次在 4 分钟以内跑完一英里之前，“知情”观察者声称这一壮举是不可能的。一旦跑步者 Roger Bannister 证实有可能突破四分钟大关时，第二位跑步者仅在 46 天后就做到了，第三位大约在一年后也做到了。最终，随着 1964 年第一位高中生突破四分钟大关，该记录虽值得关注，但已没有新闻价值。
四分钟以内的故事寓意是，有时只需要一个可能的示范，就可以重新调整熟练从业者的思维。毫无疑问，创客空间的爱好者们正在针对 Sam Zeloof 的成就和他在 YouTube 视频中提供的细节进行学习。因此，看到受 Zeloof 启发的设备在创客空间被复制时，不必惊讶。
最后，还有另一种看待 DIY 芯片厂的方式：只需花费 5 万美元左右，你就能买一辆崭新的 1969 款雪佛兰 Camaro。而这辆车将有 99% 的时间只是停在车库里。相反，你可以花不到一半的钱把车库变成芯片厂，这可能会比任何大功率中型车更占用你的时间。
关于此作者
Lee Teschler 是设计世界网站、在线资源和印刷出版物网络的执行编辑。Leland (Lee) Teschler 在 Penton Media 工作了 37 年，从 1977 年开始担任《机械设计》的编辑，并在 2006 年升任该出版物的总编辑。在此之前，他曾是联邦政府的一名通信工程师。Leland (Lee) Teschler 拥有密歇根大学的工程学士学位和电子工程学士学位，以及克利夫兰州立大学的 MBA 学位。
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