解析CPU制造全过程:如何由一堆沙变成集成电路 直击CPU制造过程:如何将一堆不起眼的沙子变成高

\u89e3\u6790CPU\u5236\u9020\u5168\u8fc7\u7a0b\uff1a\u5982\u4f55\u7531\u4e00\u5806\u6c99\u53d8\u6210\u96c6\u6210\u7535\u8def


\uff1f

这个制作过程的技术含量非常高! CPU(Centralprocessingunit)是现代计算机的核心部件,又称为“微处理器(Microprocessor)”。对于PC而言,CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。Intelx86架构已经经历了二十多个年头,而x86架构的CPU对我们大多数人的工作、生活影响颇为深远。 一代一代经典的CPU许多对电脑知识略知一二的朋友大多会知道CPU里面最重要的东西就是晶体管了,提高CPU的速度,最重要的一点说白了就是如何在相同的CPU面积里面放进去更加多的晶体管,由于CPU实在太小,太精密,里面组成了数目相当多的晶体管,所以人手是绝对不可能完成的,只能够通过光刻工艺来进行加工的。这就是为什么一块CPU里面为什么可以数量如此之多的晶体管。晶体管其实就是一个双位的开关:即开和关。如果您回忆起基本计算的时代,那就是一台计算机需要进行工作的全部。两种选择,开和关,对于机器来说即0和1。那么您将如何制作一个CPU呢?在今天的文章中,我们将一步一步的为您讲述中央处理器从一堆沙子到一个功能强大的集成电路芯片的全过程。(由于CPU的制作过程技术含量太高,小编能力有限,图片与介绍都来至互联网收集)。本文仅是让大家对CPU制作过程有一个比较详细的了解,这样小编的任务也就完成了。● 制造CPU的基本原料如果问及CPU的原料是什么,大家都会轻而易举的给出答案—是硅。这是不假,但硅又来自哪里呢?其实就是那些最不起眼的沙子。难以想象吧,价格昂贵,结构复杂,功能强大,充满着神秘感的CPU竟然来自那根本一文不值的沙子。当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行。不过不是随便抓一把沙子就可以做原料的,一定要精挑细选,从中提取出最最纯净的硅原料才行。试想一下,如果用那最最廉价而又储量充足的原料做成CPU,那么成品的质量会怎样,你还能用上像现在这样高性能的处理器吗?英特尔技术人员在半导体生产工厂内使用自动化测量工具,依据严格的质量标准对晶圆的制造进度进行监测。除去硅之外,制造CPU还需要一种重要的材料就是金属。目前为止,铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料,而铜则逐渐被淘汰,这是有一些原因的,在目前的CPU工作电压下,铝的电迁移特性要明显好于铜。所谓电迁移问题,就是指当大量电子流过一段导体时,导体物质原子受电子撞击而离开原有位置,留下空位,空位过多则会导致导体连线断开,而离开原位的原子停留在其它位置,会造成其它地方的短路从而影响芯片的逻辑功能,进而导致芯片无法使用。这就是许多Northwood Pentium 4换上SNDS(北木暴毕综合症)的原因,当发烧友们第一次给Northwood Pentium 4超频就急于求成,大幅提高芯片电压时,严重的电迁移问题导致了CPU的瘫痪。这就是intel首次尝试铜互连技术的经历,它显然需要一些改进。不过另一方面讲,应用铜互连技术可以减小芯片面积,同时由于铜导体的电阻更低,其上电流通过的速度也更快。除了这两样主要的材料之外,在芯片的设计过程中还需要一些种类的化学原料,它们起着不同的作用,这里不再赘述。● CPU制造的准备阶段在必备原材料的采集工作完毕之后,这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作。而作为最主要的原料,硅的处理工作至关重要。首先,硅原料要进行化学提纯,这一步骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别。而为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要,还必须将其整形,这一步是通过溶化硅原料,然后将液态硅注入大型高温石英容器而完成的。 晶圆上的方块称为“芯片(die)”,每个微处理器都会成为个人计算机系统的“大脑”。而后,将原料进行高温溶化。中学化学课上我们学到过,许多固体内部原子是晶体结构,硅也是如此。为了达到高性能处理器的要求,整块硅原料必须高度纯净,及单晶硅。然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出,此时一个圆柱体的硅锭就产生了。从目前所使用的工艺来看,硅锭圆形横截面的直径为200毫米。不过现在intel和其它一些公司已经开始使用300毫米直径的硅锭了。在保留硅锭的各种特性不变的情况下增加横截面的面积是具有相当的难度的,不过只要企业肯投入大批资金来研究,还是可以实现的。intel为研制和生产300毫米硅锭而建立的工厂耗费了大约35亿美元,新技术的成功使得intel可以制造复杂程度更高,功能更强大的集成电路芯片。而200毫米硅锭的工厂也耗费了15亿美元。下面就从硅锭的切片开始介绍CPU的制造过程。清洁的空气源源不断地从天花板和地板中的空隙中流入室内。无尘车间中的全部空气每分钟都会多次更换。在制成硅锭并确保其是一个绝对的圆柱体之后,下一个步骤就是将这个圆柱体硅锭切片,切片越薄,用料越省,自然可以生产的处理器芯片就更多。切片还要镜面精加工的处理来确保表面绝对光滑,之后检查是否有扭曲或其它问题。这一步的质量检验尤为重要,它直接决定了成品CPU的质量。新的切片中要掺入一些物质而使之成为真正的半导体材料,而后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路。掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙,彼此之间发生原子力的作用,从而使得硅原料具有半导体的特性。今天的半导体制造多选择CMOS工艺(互补型金属氧化物半导体)。其中互补一词表示半导体中N型MOS管和P型MOS管之间的交互作用。而N和P在电子工艺中分别代表负极和正极。多数情况下,切片被掺入化学物质而形成P型衬底,在其上刻划的逻辑电路要遵循nMOS电路的特性来设计,这种类型的晶体管空间利用率更高也更加节能。同时在多数情况下,必须尽量限制pMOS型晶体管的出现,因为在制造过程的后期,需要将N型材料植入P型衬底当中,而这一过程会导致pMOS管的形成。在掺入化学物质的工作完成之后,标准的切片就完成了。然后将每一个切片放入高温炉中加热,通过控制加温时间而使得切片表面生成一层二氧化硅膜。通过密切监测温度,空气成分和加温时间,该二氧化硅层的厚度是可以控制的。在intel的90纳米制造工艺中,门氧化物的宽度小到了惊人的5个原子厚度。这一层门电路也是晶体管门电路的一部分,晶体管门电路的作用是控制其间电子的流动,通过对门电压的控制,电子的流动被严格控制,而不论输入输出端口电压的大小。准备工作的最后一道工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层。这一层物质用于同一层中的其它控制应用。这层物质在干燥时具有很好的感光效果,而且在光刻蚀过程结束之后,能够通过化学方法将其溶解并除去。

  • 瑙f瀽CPU鍒堕犲叏杩囩▼:濡備綍鐢变竴鍫嗘矙鍙樻垚闆嗘垚鐢佃矾
    绛旓細闄ゅ幓纭呬箣澶栵紝鍒堕燙PU杩橀渶瑕佷竴绉嶉噸瑕佺殑鏉愭枡灏辨槸閲戝睘銆
  • 瑙f瀽CPU鍒堕犲叏杩囩▼:濡備綍鐢变竴鍫嗘矙鍙樻垚闆嗘垚鐢佃矾
    绛旓細杩欎釜鎺烘潅杩囩▼鍒涘缓浜嗗叏閮ㄧ殑鏅朵綋绠″強褰兼闂寸殑鐢佃矾杩炴帴锛屾病涓櫠浣撶閮芥湁杈撳叆绔拰杈撳嚭绔紝涓ょ涔嬮棿琚О浣滅鍙c傗棌 閲嶅杩欎竴杩囩▼浠杩欎竴姝ヨ捣锛屼綘灏嗘寔缁坊鍔犲眰绾э紝鍔犲叆涓涓簩姘у寲纭呭眰锛岀劧鍚庡厜鍒讳竴娆°傞噸澶嶈繖浜涙楠わ紝鐒跺悗灏卞嚭鐜颁簡涓涓灞傜珛浣撴灦鏋勶紝杩欏氨鏄綘鐩墠浣跨敤鐨澶勭悊鍣鐨勮悓鑺界姸鎬佷簡銆傚湪姣忓眰涔嬮棿閲囩敤閲戝睘娑傝啘...
  • cpu鍒朵綔杩囩▼
    绛旓細cpu鍒朵綔杩囩▼锛涓銆佹矙瀛愯劚姘у悗鍙樻垚纭呭厓绱 鍏堟壘涓鍫嗘矙瀛愶紝鐒跺悗鐢ㄤ华鍣ㄨ澶囪劚姘э紝鑴辨哀鑴卞埌鏈澶ч檺搴銆傚緱鍒扮殑浜櫠鏅剁殑涓滆タ灏辨槸浼犺涓殑纭呫傛矙瀛愬拰鐭宠嫳鑴辨哀鍒版渶鍚庢湁25%鐨勭鍏冪礌锛岃繖灏辨槸鍗婂浣撶殑鍩虹浜嗐備簩銆佹彁绾埌99.99 鏈夌灏辫兘鍋氬鐞嗗櫒浜嗭紝浣嗚繕瑕佺啍鐐煎噣鍖栨彁绾紝杩欐牱鎵嶈兘鏈夌敤浜庡崐瀵间綋鍒堕犵殑纭咃紝瀛﹀悕鍙數瀛愮骇...
  • CPU宸ヤ綔鍘熺悊
    绛旓細鏅朵綋绠℃湁寮鍜屽叧涓ょ鐘舵,鍒嗗埆鐢1鍜0琛ㄧず,澶氫釜鏅朵綋绠¤兘澶熶骇鐢熷涓1鍜0淇″彿,杩欑淇″彿琚瀹氫负鐗瑰畾鐨勫姛鑳芥潵澶勭悊杩欎簺瀛楁瘝鍜屽浘褰㈢瓑銆傚湪鍔犵數鍚,鑺墖浼氫骇鐢熶竴涓惎鍔ㄦ寚浠,涔嬪悗鑺墖灏变細寮濮嬪惎鍔,鎺ョ潃灏变細涓嶆柇鐨勮鎺ュ彈鏂扮殑鏁版嵁鍜屾寚浠ゆ潵涓嶆柇瀹屾垚銆傝姱鐗囨槸涓绉嶉泦鎴愮數璺,鐢卞ぇ閲忕殑鏅朵綋绠℃瀯鎴愩備笉鍚岀殑鑺墖鏈変笉鍚岀殑闆...
  • cpu鍒堕犺繃绋
    绛旓細1銆嬬敱娌欏埌鏅跺渾锛CPU璇炵敓鍏ㄨ繃绋 2銆嬫矙涓惈鏈25%鐨勭锛屾槸鍦板3涓浜屽鍏冪礌锛屽湪缁忚繃姘у寲涔嬪悗灏辨垚涓轰簡浜屾哀鍖栫锛屽湪娌欙紝灏ゅ叾鏄煶鑻变腑浜屾哀鍖栫鐨勫惈閲忛潪甯搁珮锛岃繖灏辨槸鍒堕鍗婂浣撶殑鍩虹銆3銆嬪湪閲囪喘鍘熸潗鏂欐矙瀛愬悗锛屽皢鍏朵腑鐨勭杩涜鍒嗙锛屽浣欑殑鏉愭枡琚簾寮冿紝鍐嶇粡杩囧涓楠よ繘琛屾彁绾紝浠ユ渶缁堣揪鍒扮鍚堝崐瀵间綋鍒堕犵殑璐ㄩ噺锛...
  • 鐢佃剳CPU鏄濡備綍鐢熶骇鐨?
    绛旓細1. 鐢熶骇鏅跺渾銆傛櫠鍦嗗氨鏄渾鍨嬬殑纭呯墖銆2. 鍒囧壊鏅跺渾銆傛妸涓涓緢澶х殑鏅跺渾鍒囧壊鎴愯澶氬潡璺烠PU宸笉澶氬ぇ灏忕殑鏂瑰舰纭呯墖銆3. 鍦ㄧ鐗囬噷闆曞埢閫氳矾锛屽苟鍔犲叆閲戝睘褰㈡垚鐢佃矾锛岀數瀹圭瓑銆傞洉鍒诲伐鑹哄緢澶嶆潅锛屽彲涓嶆槸鐢ㄥ皬鍒鍘诲埢銆傛瘮濡傝锛屽彲浠ユ湁婧跺埢娉曪紝灏辨槸鐢ㄥ寲瀛﹁嵂鍝佸湪纭呯墖涓厫铓鍑洪氳矾銆傚伐鑹虹殑绮剧粏绋嬪害瀵CPU鐨鎬ц兘褰卞搷闈炲父澶с
  • 鐢佃剳鐨cpu鏄鎬庝箞鍒朵綔鐨?
    绛旓細1銆 纭呮彁绾 鐢熶骇CPU绛夎姱鐗囩殑鏉愭枡鏄崐瀵间綋锛屼富瑕佺殑鏉愭枡涓虹Si锛屽湪纭呮彁绾殑杩囩▼涓紝鍘熸潗鏂欑灏嗚鐔斿寲锛屽苟鏀捐繘涓涓法澶х殑鐭宠嫳鐔旂倝銆傝繖鏃跺悜鐔旂倝閲屾斁鍏ヤ竴棰楁櫠绉嶏紝浠ヤ究纭呮櫠浣撳洿鐫杩欓鏅剁鐢熼暱锛岀洿鍒板舰鎴愪竴涓嚑杩戝畬缇庣殑鍗曟櫠纭呫2銆佸垏鍓叉櫠鍦 纭呴敪閫犲嚭鏉ヤ簡锛屽苟琚暣鍨嬫垚涓涓畬缇庣殑鍦嗘煴浣擄紝鎺ヤ笅鏉ュ皢琚垏鍓叉垚鐗囩姸...
  • cpu鏄鎬庝箞鍋氬嚭鏉ョ殑?
    绛旓細CPU鐨勫埗浣滆繃绋嬶細纭呯墖鍒跺锛氭墍璋撶鐗囧埗澶囨槸灏嗙浠庣爞涓彁鐐煎苟绾寲锛岀劧鍚庢槸缁忚繃涓绯诲垪鐗规畩宸ヨ壓浜у嚭閫傚綋鐩村緞鐨勭閿紝鐒跺悗鍐嶅皢纭呴敪鍒囧壊鎴愯杽鐗囥傜鐗囧埗閫狅細杩欐槸寰姱鐗囧埗浣滅殑绗簩涓樁娈碉紝瑁搁湶鐨勭鐗囧埌杈剧鐗囧巶锛岀粡杩囩殑娓呮礂銆佹垚鑶溿佸厜鍒汇佹幒鏉傜瓑姝ラ銆傜鐗囩殑娴嬭瘯/鎹¢夛細纭呯墖鍒堕犲畬鎴愬悗锛岃瀵规瘡涓姱鐗囪繘琛屾帰娴嬪拰...
  • cpu鏄鎬庝箞閫犲嚭鏉ョ殑?
    绛旓細鐑鐞嗐侀噾灞炴矇绉拰鎺╄啘绛夛紝鍦ㄨ姱鐗囩殑鍩烘澘涓婂埗閫犵數璺傛祴璇曪細鍒堕犲畬鎴愬悗锛岃姱鐗囪繘琛岃缁嗙殑娴嬭瘯锛屼互纭繚鍏跺姛鑳芥纭傚皝瑁咃細鏈鍚庯紝鑺墖灏佽鍒颁竴涓皝瑁呭澹充腑锛屼互闃叉鎹熷潖鍜屼繚鎶ゅ叾鍐呴儴鐢佃矾銆傝繖鏄ぇ鑷寸殑鍒堕犺繃绋锛屼絾鍏朵腑鐨勫伐鑹烘楠ゆ洿鍔犲鏉傚拰缁嗚嚧銆傛荤殑鏉ヨ锛屽埗閫犱竴涓珮璐ㄩ噺鐨CPU闇瑕佸ぇ閲忕殑绉戝鐭ヨ瘑鍜屾妧鏈姇鍏ャ
  • 鐢佃剳鐨CPU鏄鎬庢牱鍒堕鐨
    绛旓細瑙e喅鍒堕燙PU鐨鏉愭枡鐨勯棶棰樹箣鍚,鎴戜滑寮濮嬭繘鍏ュ噯澶囧伐浣溿傚湪鍑嗗宸ヤ綔鐨杩囩▼涓,涓浜涘師鏂欏皢瑕佽鍔犲伐,浠ヤ究浣垮叾鐢垫皵鎬ц兘杈惧埌鍒堕燙PU鐨勮姹傘傚叾涓灏辨槸纭呫傞鍏,瀹冨皢琚氳繃鍖栧鐨勬柟娉曟彁绾,绾埌鍑犱箮娌℃湁浠讳綍鏉傝川銆傚悓鏃跺畠杩樺緱琚浆鍖栨垚纭呮櫠浣,浠庢湰璐ㄤ笂鍜屾捣婊╀笂鐨勬矙瀛愬垝娓呯晫闄愩 鍦ㄨ繖涓繃绋嬩腑,鍘熸潗鏂欑灏嗚鐔斿寲,骞舵斁杩涗竴涓法澶х殑...
  • 扩展阅读:手机cpu优化神器 ... cpu都要烧干了 ... cpu正确安装方向图片 ... 大脑cpu烧了什么梗 ... 怎么防止cpu自动降频 ... 简述cpu的制作过程 ... 大脑cpu烧了图片 ... cpu怎么制作过程 ... 手机高级cpu调频工具 ...

    本站交流只代表网友个人观点,与本站立场无关
    欢迎反馈与建议,请联系电邮
    2024© 车视网