Çip üretiminin ilk aşaması mask operasyonlarıdır. Mühendisler dijital çizimleri cam şablonlara (mask) dönüştürür. Bu şablonlar, "ışıkla baskı" olarak da bilinen fotolitografi işleminde kullanılır. Mask mühendisleri her şablonu tamamladıktan sonra üretim tesislerine (fab) gönderir. Bir çipin tüm katmanlarını oluşturmak için 50'den fazla mask gerekebilir. Masklar, çip tasarımcılarının bilgisayarlı çizimlerini şablon olarak kullanır ve elektronik ışın yardımıyla devre şablonunu 6x6 inç boyutlarındaki kuvars parçalara aktarır.
Üretimin en kritik aşamalarından biri fabrikasyon sürecidir. Teknisyenler özel koruyucu kıyafetler (bunny suit) giyerek temiz odalarda silikon waferlar üzerinde devre katmanları oluştururlar. Fotolitografi makineleri, masklar aracılığıyla ışığı yönlendirerek wafer yüzeyine devre desenlerini aktarır. Her katman için farklı bir mask kullanılır ve bu işlem transistörler ile bağlantı telleri için defalarca tekrarlanır. Sonuçta her wafer üzerinde yüzlerce hatta binlerce çip oluşturulur.
Fabrikasyon tamamlandıktan sonra waferlar elmas testerelerle kesilerek tırnak büyüklüğünde dikdörtgen parçalara (die) ayrılır. Her bir parça detaylı testlerden geçirilir ve sadece sağlam olanlar bir sonraki aşamaya geçer. Çalışır durumda olan çipler özel makineler yardımıyla makaralara yerleştirilir ve montaj/test tesislerine gönderilir. Burada son testlerden geçen çipler, ısı dağıtıcı (heat spreader) ve alt tabaka (substrate) arasına monte edilerek koruyucu bir paket içine alınır. Bu paket, çipi hasar, ısı ve kirleticilerden korur ve bilgisayar içinde devre kartı ile elektriksel bağlantıları sağlar.
Test ve montaj aşamasını başarıyla tamamlayan çipler, lojistik merkezlerine gönderilir. Buradan doğrudan sistem üreticilerine gönderilebilir veya küresel dağıtım merkezlerine sevk edilir. Dağıtım merkezlerinden orijinal ekipman üreticilerine (OEM) tepsiler halinde gönderilebilir veya perakende satış için paketlenebilir. Her aşamada kalite kontrol ve güvenlik önlemleri en üst düzeyde tutulur, çünkü modern teknolojinin temelini oluşturan bu hassas bileşenlerin hatasız çalışması kritik önem taşır.
Farklı amaçlar için tasarlanmış çeşitli yarı iletken tipleri bulunur. Field Programmable Gate Array (FPGA) sık değişen uygulamalar için yazılımla yapılandırılabilen devrelerdir. Graphics Processing Unit (GPU) görüntü işleme ve paralel hesaplamalar için optimize edilmiştir. Central Processing Unit (CPU) bilgisayarın beyni olarak tüm programları çalıştırır. Application Specific Integrated Circuit (ASIC) ise derin öğrenme, şifreleme gibi özel amaçlar için tasarlanmış çiplerdir. Bu çipler akıllı enerji sistemleri, bilgi işlem, nesnelerin interneti, sağlık teknolojileri, ulaşım ve iletişim gibi pek çok alanda kullanılır.
