CPU實際上是如何製造的？

雖然CPU的工作方式看起來很神奇，但這是數十年來巧妙工程的結果。當任何晶片的組成部分電晶體縮小到微觀尺度時，它們的生產方式變得越來越複雜。...

雖然CPU的工作方式看起來很神奇，但這是數十年來巧妙工程的結果。當任何晶片的組成部分電晶體縮小到微觀尺度時，它們的生產方式變得越來越複雜。

光刻

電晶體現在是如此的小以至於**商不能用普通的方法**它們。雖然精密車床甚至3D印表機都能**出令人難以置信的複雜產品，但它們的最高精度通常為微米級（約為1/3英寸），不適合當今晶片**的奈米級。

光刻解決了這個問題，消除了需要移動複雜的機械周圍非常精確。取而代之的是，它利用光線將影象蝕刻到晶片上，就像你在教室裡看到的老式投影儀一樣，但反過來，將模板縮小到所需的精度。

這張影象被投射到一個矽片上，矽片在受控實驗室中被加工成非常高的精度，因為矽片上的任何一點灰塵都可能意味著損失數千美元。晶圓上塗有一種叫做光刻膠的材料，光刻膠對光產生反應，然後被沖走，留下一個CPU的蝕刻，可以用銅填充或摻雜形成電晶體。這個過程會重複很多次，就像3D印表機會堆積塑膠層一樣，堆積CPU。

奈米級光刻技術的若干問題

如果電晶體不起作用，你能不能把它們變小也沒關係，奈米技術在物理上遇到了很多問題。電晶體應該在關閉的時候阻止電流的流動，但是它們變得非常小以至於電子可以直接透過它們。這被稱為量子隧穿，對矽工程師來說是一個巨大的問題。

缺陷是另一個問題。即使是光刻也有其精度上限。它類似於投影儀上模糊的影象；放大或縮小時就不那麼清晰了。目前，鑄造廠正試圖透過在真空室中使用“極端”紫外線來減輕這種影響，這種紫外線的波長遠高於人類所能感知到的波長。但隨著規模變小，問題將繼續存在。

缺陷有時可以透過一個稱為binning的過程來緩解，如果缺陷碰到CPU核心，該核心被禁用，並且晶片作為低端部件銷售。事實上，大多數CPU系列都是使用相同的藍圖**的，但是核心被禁用，並且以較低的價格銷售。如果缺陷擊中了快取記憶體或另一個重要元件，則該晶片可能不得不被丟擲，從而導致更低的成品率和更昂貴的價格。較新的工藝節點，如7nm和10nm，將有更高的缺陷率，因此將更昂貴。

相關：“7nm”和“10nm”對CPU意味著什麼，為什麼它們很重要？

把它包裝起來

包裝CPU供消費者使用不僅僅是把它和一些聚苯乙烯泡沫塑膠放在一個盒子裡。當一個CPU完成時，除非它能連線到系統的其餘部分，否則它仍然是無用的。“封裝”過程指的是將精密的矽晶片連線到大多數人認為是“CPU”的PCB上的方法

這個過程需要很高的精度，但沒有前面的步驟那麼高。CPU晶片安裝在一塊矽板上，所有與主機板接觸的引腳都有電氣連線。現代的CPU可以有數千個引腳，高階的AMD Threadripper有4094個引腳。

由於CPU產生大量的熱量，也應該受到保護，從前面，一個“綜合熱撒佈器”是安裝在頂部。這使得與模具接觸並將熱量傳遞到安裝在頂部的冷卻器。對於一些狂熱者來說，用於建立這種連線的熱糊還不夠好，這導致人們將他們的處理器降級以應用更高階的解決方案。

一旦把它們放在一起，它就可以被包裝成真正的盒子，準備上架，並被放入你未來的電腦中。由於**業如此複雜，難怪大多數CPU只有幾百美元。

如果你想了解更多關於CPU如何**的技術資訊，請檢視Wikichip對光刻工藝和微體系結構的解釋。

發表於 2021-04-03 19:42
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