1樓:匿名使用者
目前,cpu 主要採用cmos技術進行生產,在生產過程中用"光刀"加工各種電路和元器件,並採用金屬鋁或銅沉澱在矽材料上以連線更多的元件,加工出的連線線越細,生產出的cpu整合度也越高。光刻的精度一般用微米表示,數值越小表示工藝越先進。
通常我們所說的cpu的“製作工藝”指得是在生產cpu過程中,要進行加工各種電路和電子元件,製造導線連線各個元器件。通常其生產的精度以微米(長度單位,1微米等於千分之一毫米)來表示,未來有向奈米(1奈米等於千分之一微米)發展的趨勢,精度越高,生產工藝越先進。在同樣的材料中可以製造更多的電子元件,連線線也越細,提高cpu的整合度,cpu的功耗也越小。
製造工藝的微米是指ic內電路與電路之間的距離。製造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展,。密度愈高的ic電路設計,意味著在同樣大小面積的ic中,可以擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。
微電子技術的發展與進步,主要是靠工藝技術的不斷改進,使得器件的特徵尺寸不斷縮小,從而整合度不斷提高,功耗降低,器件效能得到提高。晶片製造工藝在2023年以後,從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奈米一直發展到目前最新的65奈米,而45奈米和30奈米的製造工藝將是下一代cpu的發展目標。
提高處理器的製造工藝具有重大的意義,因為更先進的製造工藝會在cpu內部整合更多的電晶體,使處理器實現更多的功能和更高的效能;更先進的製造工藝會使處理器的核心面積進一步減小,也就是說在相同面積的晶圓上可以製造出更多的cpu產品,直接降低了cpu的產品成本,從而最終會降低cpu的銷售**使廣大消費者得利;更先進的製造工藝還會減少處理器的功耗,從而減少其發熱量,解決處理器效能提升的障礙.....處理器自身的發展歷史也充分的說明了這一點,先進的製造工藝使cpu的效能和功能一直增強,而**則一直下滑,也使得電腦從以前大多數人可望而不可及的奢侈品變成了現在所有人的日常消費品和生活必需品
2樓:匿名使用者
cpu的製造工藝和流程
cpu 發展至今已經有二十多年的歷史,其中製造 cpu 的工藝技術也經過了長足的發展,以前的製造工藝比較粗糙,而且對於讀者瞭解最新的技術也沒有多大幫助,所以我們舍之不談,用今天比較新的製造工藝來向大家闡述。
許多對電腦知識略知一二的朋友大多會知道 cpu 裡面最重要的東西就是電晶體了,提高 cpu 的速度,最重要的一點說白了就是如何在相同的cpu面積裡面放進去更加多的電晶體。由於 cpu 實在太小,太精密,裡面組成了數目相當多的電晶體,所以人手是絕對不可能完成的(笑),只能夠通過光刻工藝來進行加工的。這就是為什麼一塊 cpu 裡面為什麼可以數量如此之多的電晶體。
電晶體其實就是一個雙位的開關:即開和關。如果您回憶起基本計算的時代,那就是一臺計算機需要進行工作的全部。
兩種選擇,開和關,對於機器來說即0和1。那麼如何製作一個cpu 呢? 以下我們用英特爾為例子告訴大家。
首先:取出一張利用鐳射器剛剛從類似幹香腸一樣的矽柱上切割下來的矽片,它的直徑約為 20cm。除了 cpu 之外,英特爾還可以在每一矽片上製作數百個微處理器。
每一個微處理器都不足一平方釐米。
接著就是矽片鍍膜了。相信學過化學的朋友都知道矽(si)這個絕佳的半導體材料,它可以電腦裡面最最重要的元素啊!在矽片表面增加一層由我們的老朋友二氧化矽(sio2)構成的絕緣層。
這是通過 cpu 能夠導電的基礎。其次就輪到光刻膠了,在矽片上面增加了二氧化矽之後,隨後在其上鍍上一種稱為“光刻膠”的材料。這種材料在經過紫外線照射後會變軟、變粘。
然後就是光刻掩膜,在我們考慮製造工藝前很久,就早有一非常聰明的美國人在腦子裡面設計出了 cpu,並且想盡方法使其按他們的設計意圖工作。cpu 電路設計的照相掩膜貼放在光刻膠的上方。照相字後自然要**“衝晒”了,我們將於是將掩膜和矽片**於紫外線。
這就象是放大機中的一張底片。該掩膜允許光線照射到矽片上的某區域而不能照射到另一區域,這就形成了該設計的潛在映像。
一切都辦妥了之後,就要到相當重要的刻蝕工藝出場了。我們採用一種溶液將光線照射後完全變軟變粘的光刻膠“塊”除去,這就露出了其下的二氧化矽。本工藝的最後部分是除去曝露的二氧化矽以及殘餘的光刻膠。
對每層電路都要重複該光刻掩膜和刻蝕工藝,這得由所生產的 cpu 的複雜程度來確定。儘管所有這些聽起來象來自“星球大戰”的高科技,但刻蝕實際上是一種非常古老的工藝。幾個世紀以前,該工藝最初是被藝術家們用來在紙上、紡織品上甚至在樹木上創作精彩繪畫的。
在微處理器的生產過程中,該照相刻蝕工藝可以依照電路圖形刻蝕成導電細條,其厚度比人的一根頭髮絲還細許多倍。
接下來就是摻雜工藝。現在我們從矽片上已曝露的區域開始,首先倒入一化學離子混合液中。這一工藝改變摻雜區的導電方式,使得每個電晶體可以通、斷、或攜帶資料。
將此工藝一次又一次地重複,以製成該 cpu 的許多層。不同層可通過開啟視窗聯接起來。電子以高達 400mhz 或更高的速度在不同的層面間流上流下,視窗是通過使用掩膜重複掩膜、刻蝕步驟開啟的。
視窗開啟後就可以填充他們了。視窗中填充的是種最普通的金屬-鋁。終於接近尾聲了,我們把完工的電晶體接入自動測試裝置中,這個裝置每秒可作一萬次檢測,以確保它能正常工作。
在通過所有的測試後必須將其封入一個陶瓷的或塑料的封殼中,這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了。
目前,單單 intel 具有 14 家晶片製造廠。儘管微處理器的基本原料是沙子(提煉矽),但工廠內空氣中的一粒灰塵就可能毀掉成千上萬的晶片。因此生產 cpu 的環境需非常乾淨。
事實上,工廠中生產晶片的超淨化室比醫院內的手術室還要潔淨1萬倍。“一級”的超淨化室最為潔淨,每平方英尺只有一粒灰塵。為達到如此一個無菌的環境而採用的技術多令人難以置信。
在每一個超淨化室裡,空氣每分鐘要徹底更換一次。空氣從天花板壓入,從地板吸出。淨化室內部的氣壓稍高於外部氣壓。
這樣,如果淨化室中出現裂縫,那麼內部的潔淨空氣也會通過裂縫溜走-防止受汙染的空氣流入。 但這只是事情一半。在晶片製造廠裡,intel 有上千名員工。
他們都穿著特殊的稱為“兔裝”的工作服。兔裝是由一種特殊的非棉絨、抗靜電纖維製成的,它可以防止灰塵、髒物和其它汙染損壞生產中的計算機晶片。這兔裝有適合每一個人的各種尺寸以及一系列顏色,甚至於白色。
員工可以將兔裝穿在在普通衣服的外面,但必須經過含有 54 個單獨步驟的嚴格著裝程式。而且每一次進入和離開超淨化室都必須重複這個程式。因此,進入淨化室之後就會停留一陣。
在製造車間裡,英特爾的技術專家們切割矽片,並準備印刻電路模板等一系列複雜程式。這個步驟將矽片變成了一個半導體,它可以象電晶體一樣有開啟和關閉兩種狀態。這些開啟和關閉的狀態對應於數字電碼。
把成千上萬個電晶體整合在英特爾的微處理器上,能表示成千上萬個電碼,這樣您的電腦就能處理一些非常複雜的軟體公式了。
3樓:遊方頭陀
在矽片上刻出電路,再連上引腳就行了。
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