电脑处理器如何生成的(cpu是怎么研发的?)
步骤1硅提纯
沙子是制造半导体的基础。沙子里的硅经过几个步骤的分离提纯,得到一个接近完美的200斤左右的单晶硅,就是你看到的锭。
第二步:切割晶圆
圆柱体被切成片,这些非常薄的圆盘就是晶圆。
影印
也就是涂光刻胶。晶片不断旋转,使蓝色液体均匀地涂在上面。
第四步蚀刻
制作CPU的门电路。上面设计有各种电路,通过照射的印刷在晶圆上。
重复分层
重复多次,形成CPU的核心。为了加工新的一层电路,再次重复上述过程,得到含有多晶硅和氧化硅的沟槽结构。这种3D结构是最终CPU的核心。
每层中间要填充金属作为导体,层数会根据CPU设计的布局和通过的电流大小而不同。
CPU的制造工艺正在向高密度方向发展,比如这款CPU的制造工艺是22nm。CPU制造工艺的纳米数越小,意味着相同面积的晶体管越多,工作能力越强,相对功耗越低,更适合运行在更高的频率,所以更适合超频。
多金属层是建立各种晶体管的互连。如果把芯片放大几万倍,可以看到它的内部结构复杂得不可思议,是不是有点像多层高速公路系统?
包装
晶片被封闭在外壳中。把内核和基板、散热片堆在一起,就是大家熟悉的CPU。
多重测试
测试是CPU生产的重要环节,也是一个CPU出厂前的必要测试。最后一步是测试CPU的电气性能,确定CPU在不同级别的最高工作频率,根据稳定性等规格来定价格。然后装在不同的包装里,销往世界各地。
开发cpu大致有三种
1.设计更复杂的电路,所以性能更高。
2.设计了新的电路,提高了性能。
3,寻找新材料做cpu,这样性能会有所提升。
这三种方法在目前的技术条件下都在不断进步和融合,所以cpu的性能会不断提高。电池,涉及材料工程领域,有基础物理研究支撑,但突破不易。在发现或发明新材料之前,电池领域不可能取得进展。
cpu研发的方法是:首先提纯硅,这是一种非金属元素。从化学角度看,由于它位于元素周期表中金属元素区和非金属元素区的交界处,具有半导体性质,适合制造各种微小晶体管,是目前最适合制造现代大规模集成电路的材料之一。
硅锭被制成并修整。成形为一个完美的圆柱,它会被切成片,称为晶圆。晶圆真正用于CPU的制造。
这是CPU生产过程中的重要操作,也是CPU行业的关键技术。蚀刻技术将光的应用推向了极限。蚀刻使用短波长的紫外光和大透镜。短波长的光将穿过这些应时掩模的孔,照射在光致抗蚀剂膜上以将其曝光。接下来,停止照射并移除掩模,使用特定的化学溶液洗掉曝光的光敏抗蚀剂膜和抗蚀剂膜旁边的一层硅。
然后,暴露的硅会被原子轰击,使得暴露的硅衬底被局部掺杂,从而改变这些区域的导电状态,制造N阱或P阱。结合上面制作的基板,开发出CPU。
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