cpu的设计和制造(电脑的cpu是怎么制作的)

一、cpu是怎么造出来的

CPU(**处理器)是一种用于计算机系统中的核心芯片。它是通过许多细致的工艺步骤制造出来的,下面是其大致制造过程:

设计:首先,芯片设计师以计算机科学和电子工程为基础,使用计算机辅助设计工具(CAD)设计芯片。设计包括芯片布局,电路设计,功能和物理上的限制。

制造:接下来,通过工艺流程,如光刻、热处理、金属沉积和掩膜等,在芯片的基板上制造电路。

测试:制造完成后,芯片进行详细的测试,以确保其功能正确。

封装:后,芯片封装到一个封装外壳中,以防止损坏和保护其内部电路。

这是大致的制造过程,但其中的工艺步骤更加复杂和细致。总的来说,制造一个高质量的CPU需要大量的科学知识和技术投入。

二、电脑的cpu是怎么制作的

1、硅提纯

生产CPU等芯片的材料是半导体,主要的材料为硅Si,在硅提纯的过程中,原材料硅将被熔化,并放进一个巨大的石英熔炉。这时向熔炉里放入一颗晶种,以便硅晶体围着这颗晶种生长,直到形成一个几近完美的单晶硅。

2、切割晶圆

硅锭造出来了,并被整型成一个完美的圆柱体,接下来将被切割成片状,称为晶圆。晶圆才被真正用于CPU的制造。

切割晶圆用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,并将其划分成多个细小的区域,每个区域都将成为一个CPU的内核(Die)。一般来说,晶圆切得越薄,相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多。

3、影印(Photolithography)

在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(Photoresist)物质,紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片,被紫外线照射的地方光阻物质溶解。

而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰,必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程,每一个遮罩的复杂程度得用10GB数据来描述。

4、蚀刻(Etching)

蚀刻使用的波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上,使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩,使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜,以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。

然后,曝光的硅将被原子轰击,使得暴露的硅基片局部掺杂,从而改变这些区域的导电状态,以制造出N井或P井,结合上面制造的基片,CPU的门电路就完成了。

5、重复、分层

为加工新的一层电路,再次生长硅氧化物,然后沉积一层多晶硅,涂敷光阻物质,重复影印、蚀刻过程,得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍,形成一个3D的结构,这才是终的CPU的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。

Intel的Pentium 4处理器有7层,而AMD的Athlon 64则达到了9层。层数决定于设计时CPU的布局,以及通过的电流大小。

6、封装

这时的CPU为一块块晶圆,它还不能直接被用户使用,必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中,这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同,但越高级的CPU封装也越复杂,新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升,并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

7、多次测试

测试为一个CPU制造的重要环节,也是一块CPU出厂前必要的考验。这一步将测试晶圆的电气性能,以检查是否出了什么差错,以及这些差错出现在哪个步骤(如果可能的话)。接下来,晶圆上的每个CPU核心都将被分开测试。

由于SRAM(静态随机存储器,CPU中缓存的基本组成)结构复杂、密度高,所以缓存是CPU中容易出问题的部分,对缓存的测试也是CPU测试中的重要部分。

每块CPU将被进行完全测试,以检验其全部功能。某些CPU能够在较高的频率下运行,所以被标上了较高的频率;而有些CPU因为种种原因运行频率较低,所以被标上了较低的频率。

后,个别CPU可能存在某些功能上的缺陷,如果问题出在缓存上,制造商仍然可以屏蔽掉它的部分缓存,这意味着这块CPU依然能够出售,只是它可能是Celeron等低端产品。

当CPU被放进包装盒之前,一般还要进行后一次测试,以确保之前的工作准确无误。根据前面确定的高运行频率和缓存的不同,它们被放进不同的包装,销往世界各地。

扩展资料

CPU控制技术的主要形式

1、选择控制。集中处理模式的*作,是建立在具体程序指令的基础上实施,以此满足计算机使用者的需求,CPU在*作过程中可以根据实际情况进行选择,满足用户的数据流程需求。指令控制技术发挥的重要作用。根据用户的需求来拟定运算方式,使数据指令动作的有序制定得到良好维持。

CPU在执行当中,程序各指令的实施是按照顺利完成,只有使其遵循一定顺序,才能保证计算机使用效果。CPU主要是展开数据集自动化处理,其是实现集中控制的关键,其核心就是指令控制*作。

2、插入控制。CPU对于*作控制信号的产生,主要是通过指令的功能来实现的,通过将指令发给相应部件,达到控制这些部件的目的。实现一条指令功能,主要是通过计算机中的部件执行一序列的*作来完成。较多的小控制元件是构建集中处理模式的关键,目的是为了更好的完成CPU数据处理*作。

3、时间控制。将时间定时应用于各种*作中,就是所谓的时间控制。在执行某一指令时,应当在规定的时间内完成,CPU的指令是从高速缓冲存储器或存储器中取出,之后再进行指令译码*作,主要是在指令寄存器中实施,在这个过程中,需要注意严格控制程序时间。

参考资料来源:百度百科-**处理器

参考资料来源:百度百科-CPU制造工艺

三、简单说明cpu电压制造工艺与cpu发热量之间的关系

通常我们所说的CPU的“制作工艺”指得是在生产CPU过程中,要进行加工各种电路和电子元件,未来有向纳米(1纳米等于千分之一微米)发展的趋势,精度越高,生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件,连接线也越细,提高CPU的集成度,CPU的功耗也越小。

制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步,主要是靠工艺技术的不断改进,使得器件的特征尺寸不断缩小,从而集成度不断提高,功耗降低,器件性能得到提高。芯片制造工艺在1995年以后,从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、65纳米一直发展到目前新的45纳米,而32纳米制造工艺将是下一代CPU的发展目标。

提高处理器的制造工艺具有重大的意义,因为更先进的制造工艺会在CPU内部集成更多的晶体管,使处理器实现更多的功能和更高的性能;更先进的制造工艺会使处理器的核心面积进一步减小,也就是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的CPU产品,直接降低了CPU的产品成本,从而终会降低CPU的销售价格使广大消费者得利;更先进的制造工艺还会减少处理器的功耗,从而减少其发热量,解决处理器性能提升的障碍.....处理器自身的发展历史也充分的说明了这一点,先进的制造工艺使CPU的性能和功能一直增强,而价格则一直下滑,也使得电脑从以前大多数人可望而不可及的奢侈品变成了现在所有人的日常消费品和生活必需品。

总体来说,更先进的制成工艺需要更久的研制时间和更高的研制技术,但是更先进的制成工艺可以更好的提高**处理器的性能和节省处理器的生产成本,以便降低售价。

补充:Intel的工程师目前正在设计的22nm工艺的CPU,即使这听起来就像是非常遥远的未来,但我们完全可以在2011年见到首款22nm的处理器,当然这是建立在Intel能够在此之前把所有研发过程中出现问题都解决掉。在2009 Intel将推出命名为Westmere的32nm处理器,它被看作是Nehalem的衍生物,即便如此,在2010年Intel仍然计划推出一款新的32nm架构的代号为Sandy Bridge的32nm处理器。在2011年,32nm Sandy Bridge将被22nm的Ivy Bridge替代,但产品名字目前还没有终证实,在2012年,Intel应该有一个全新的22nm架构处理器,我们已经证实,Intel的工程师已经着手研发22nm芯片,可以想像,它们应该载有更多的缓存,更多的内核,并应终速度超过任何我们今天的处理器。

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