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酷睿由沙子构成!解析CPU制造全过程

    CPU,Central processing unit.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。Intel x86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。

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 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?

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 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。


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    『制造CPU的基本原料』
    『CPU制造的准备阶段(配图)
    『CPU制作过程最为重要的步骤:光刻蚀和掺杂(配图)
    『最后就是测试和封装测试过程(配图)

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