CPU是怎么制作的,制作CPU是干什么?
CPU是人类智慧的杰作,作为半导体中使用得最多的硅元素来源于沙子,所以CPU的制作可以看作是一粒沙子的进化过程。
将沙子制作成硅圆片
沙子的主要成分为二氧化硅,不过CPU中使用的硅纯度要求达到99.999999999%,所以先要将二氧化硅还原成纯度为98%的冶金级单质硅,然后再提纯出99.99%的多晶硅,但这还不算完,为了让它更适合制作CPU,还要经过不断提纯、形成固定一致形态的单晶硅。
接下来是要制作出单晶硅锭,它长下面那个样子:
完成的单晶硅锭直径约300mm,重约100kg。再将制作好的单晶硅锭切掉头尾,并修整其直径到标准值,然后将硅锭切割成均匀的晶圆:
为了让切割后的晶圆表面光滑,还需要仔细研磨,然后抛光和加热处理,总之让它的表面成为无缺陷,这样闪亮发光的硅圆片就制作出来了。
前工程:制作带有电路的芯片
完好的硅圆片可以投入到生产线上了,进入到涂抹光刻胶环节。这是集成电路制造工艺中的一项关键环节。需要将光刻胶滴在硅晶圆片上,均匀涂抹形成光刻胶薄膜,在温度下固化为光刻胶薄膜。
接下来将涂好光刻胶的晶圆放入曝光机中进行掩模图形的“复制”,掩模中有设计好的电路图案,通过紫外线曝光在光刻胶层上形成相应的电路图案。
曝光后的晶圆还要进行显影处理,通过喷射强碱性显影液光刻胶会溶解于显影液中,没有被照射到的光刻胶图案会保留下来,这就上是显影,随后会冲洗、热处理等以蒸发水水分和固化胶。
通过蚀刻药剂溶解掉暴露出来的晶圆部分,被光刻胶保护的部分再保留下来。
再通过氧等离子体对光刻胶进行灰化处理,清除光刻胶。这样就完成了第一层设计好的电路图案。
对于3D FinFET设计的晶体管,还需要重复前面的几个步骤,以获得3D晶体管。
然后在特定的区域,导入特定杂质,杂质扩散能控制导电类型(P结、N结)之外,还能控制杂质浓度以及分布。目前主要是用离子注入法来完成杂质扩散,也是超大规模集成电路中不可缺少的工艺。
这时可以清除掉残留下来的光刻胶掩模,经过离子注入单晶硅内部小部分硅原子已经被替换成“杂质”元素,就能产生可自由电子或空穴。
至此,基本完成晶体管雏形,接下来需要在在硅晶圆表面全面地沉积氧化硅膜,形成绝缘层,并且需要在层间绝缘膜上开孔,这样能引出导体电极。
接下来需要在晶圆表面上沉积铜层,形成场效应管的源极、漏极、栅极,再在晶圆表面沉积一层绝缘层以能保护晶体管。
经过这些复杂的过程,晶体管算是制作完成,后面需要做的就是把这些晶体管连接起来,通过覆盖铜层、光刻掩模、蚀刻开孔等操作来实现,期间还要利用大马士革法新的布线方式完成多层Cu立体化布线。
到了这一步,芯片电路基本完成,这中间需要几百道不同精累化工艺加工,任何错误都会导致晶圆报废。
在完成了芯片电路后,到成品销售,还需要很多后工程,包括晶圆测试、切片、外观检查、装片、封装,到此一颗真正的CPU就生产出来了。
1、cpu是干什么的?
通俗易懂的说“就相当于人的大脑!”
我再详细的说一下:“如果把电脑硬件比作人的器官那么就是
CPU等于大脑 用于计算
主板是心脏 用于供电和组装
而电则是血
机箱等于皮肤和骨骼 用于保护
显卡等于五感神经
电源等于胃 把电给转变成为电脑能用的能源
硬盘是记忆系统 是大脑的一部分
内存是肺用于缓存 不过其实电脑和人体没什么可比性 人体要比电脑复杂得多”
2、这里先简单的介绍下什么是cpu?
(官方语言):中央处理器(CPU)是执行计算机内部大部分处理的单元。为了控制与计算机其他部分之间的指令和数据流,CPU主要依赖于芯片组,芯片组是位于主板上的一组微芯片。
3、我们了解下Cpu的制作过程,大致过程我总结了7步:
( 1 ) 硅提纯
生产 CPU 等芯片的材料是半导体,现阶段主要的材料是硅 Si ,这是一种非金属元素,从化学的角度来看,由于它处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界处,所以具有半导体的性质,适合于制造各种微小的晶体管,是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一。
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。以往的硅锭的直径大都是 200 毫米,而 CPU 厂商正在增加 300 毫米晶圆的生产。
( 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。所谓的“切割晶圆”也就是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) 。
为什么有人说CPU是人造物的巅峰?
说人造物的巅峰都小了,如果你能搞出CPU,你活着上CCTV,老了扶着上CCTV,死了100年还在上CCTV,你的名字会出现在99%的教材中,逢高考数理化必考你,诗歌小说舞蹈说的都是你,什么大V、明星、富豪在你面前都不敢大声喘气,你的老家说成为爱国教育基地,你家祖坟会成为风水宝地,甚至你出生时有金龙从天而降的传说流传千年,从此以后,美国再敢说什么,直接把你的名字搬出来,胜过千言万语。
当然,这些都是臆想,唯一的的目的就是我想说,CPU是目前人类智慧及技术所能制造的最顶端的时代产物,CPU让人类文明发生跨越,是人类的第二个大脑。
如果说印刷术的发明,让人类活得像个人,那么光刻CPU的发明,将人类推到了神的位置。
对于普通人来说,要说清楚CPU或者是芯片的制造,无疑是“纸上谈兵”,很难以用语言来表述,当然,我也说清,因为CPU涉及到物理学、材料学、光学、量子力学、微电子、统计学等人类最前沿的知识科学。
众所周知,半导体产业中使用最多的是硅元素,而硅也是制作集成电路的最优秀的原材料,CPU制作的原材料也是硅元素。
网上有很多CPU的生产流程,为了方便大家能看得懂,借鉴国外小伙手工打造CPU的流程图。
1、这位小伙子在野外捡了一块石头,然后把石头弄成粉末。
2,因为石头的主要成份就是二氧化硅,碳酸钙等,石头弄成粉末后,你就得到了纯度高达98%的二氧化硅,但是,这时的二氧化硅并不是单晶硅,因为平均每100万个硅原子中就有有一个杂质原子。
以上内容是万老网对一块cpu生产的问题就介绍到这了,希望介绍关于一块cpu生产的2点解答对大家有用。