CPU芯片的制作过程
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芯片是什么芯片的工作原理芯片基础知识介绍芯片是什么芯片的工作原理芯片基础知识介绍一、芯片基础知识介绍我们通常所说的“芯片”是指集成电路,它是微电子技术的主要产品.所谓微电子是相对'强电'、'弱电'等概念而言,指它处理的电子信号极其微小.它是现代信息技术的基础,我们通常所接触的电子产品,包括通讯、电脑、智能化系统、自动控制、空间技术、电台、电视等等都是在微电子技术的基础上发展起来的。
我国的信息通讯、电子终端设备产品这些年来有长足发展,但以加工装配、组装工艺、应用工程见长,产品的核心技术自主开发的较少,这里所说的'核心技术'主要就是微电子技术.就好像我们盖房子的水平已经不错了,但是,盖房子所用的砖瓦还不能生产.要命的是,'砖瓦'还很贵.一般来说,'芯片'成本最能影响整机的成本。
微电子技术涉及的行业很多,包括化工、光电技术、半导体材料、精密设备制造、软件等,其中又以集成电路技术为核心,包括集成电路的设计、制造。
集成电路(IC)常用基本概念有:晶圆,多指单晶硅圆片,由普通硅沙拉制提炼而成,是最常用的半导体材料,按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格,近来发展出12英寸甚至更大规格.晶圆越大,同一圆片上可生产的IC就多,可降低成本;但要求材料技术和生产技术更高。
前、后工序:IC制造过程中, 晶圆光刻的工艺(即所谓流片),被称为前工序,这是IC制造的最要害技术;晶圆流片后,其切割、封装等工序被称为后工序。
光刻:IC生产的主要工艺手段,指用光技术在晶圆上刻蚀电路。
线宽:4微米/1微米/0.6微未/0.35微米/035微米等,是指IC生产工艺可达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主要指标.线宽越小,集成度就高,在同一面积上就集成更多电路单元。
封装:指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。
存储器:专门用于保存数据信息的IC。
CPU制造过程和销售的那些事之二经常有朋友问我:“Intel为什么不出个100核的CPU”,“AMD单核干不过Intel,怎么不堆出个巨无霸和Intel竞争呢?”。
“质不够,量来凑”似乎是个好主意,顿时感觉摩尔定律有希望了,我们相关行业又可以混几年了。
幻想美妙,现实残酷。
CPU制程不变的情况下,堆砌内核必定造成CPU核心Die尺寸的增大,而其对于产品的良率有极大的影响。
产品的良率影响到产品的价格,谁也不想看到自己的钱包缩水。
下面我们来看一下Die的大小对于良率的影响。
一、Die的大小与良率(yield)前文我们介绍了CPU的制造过程,也顺便提到了晶圆Wafer。
我们都知道CPU 的制造过程,一定会用到晶圆Wafer。
每个CPU内核Die都是从一个完整的Wafer 上面切割下来的:我们就以目前主流的300mm晶圆为例。
先假设我们的晶圆出自上帝之手,没有任何缺陷(Defect)。
因为Die一般是长方形或者正方形,所以圆形的Wafer边缘部分被浪费了,如下图:从图中我们可以看出随着Die的缩小,浪费的比例也从36%缩小成为12.6%。
根据极限知识,我们知道如果Die的大小足够小,我们理论上可以100%用上所有的Wafer大小。
从中我们可以看出越小的Die,浪费越小,从而降低CPU价格,对CPU生产者和消费者都是好事。
回过头来,晶圆在制造过程中总是避免不了缺陷,这些缺陷就像撒芝麻粒,分布在整个Wafer上:如果考虑缺陷,Die的大小会严重影响良率:上图大家可以点开看(图比较大),其中不太清楚的红色小点是晶圆的缺陷,在Die很大时,有很大概率它的范围内会缺陷,而只要有缺陷该Die就报废了(简化处理);在Die比较小的时候,它含有缺陷的可能性就大大降低了。
如图中,随着Die的减小,良率从第一个的35.7%提高到了95.2%!我们举个极端的例子,整个Wafer就一个Die,那么良率只有0%了,生产一个报废一个。
CPU烧录工作流程指引CPU(软件)烧录是指将软件代码或固件程序加载到中央处理器(CPU)的存储器中的过程。
这个过程是将编写好的软件或固件烧录到目标芯片或板载存储器中,以使其能够正常运行和执行相应的功能。
下面是CPU(软件)烧录的工作流程指引。
1.确定目标芯片或板载存储器类型和规格:在开始烧录之前,首先需要确定目标芯片或板载存储器的类型和规格。
不同的芯片或存储器可能会使用不同的烧录工具和方法。
2.准备烧录工具和设备:根据目标芯片或存储器的类型和规格,准备相应的烧录工具和设备。
常见的烧录工具包括编程器、转接板、连接线等。
确保这些工具和设备的完好无损,并与目标芯片或存储器兼容。
4.连接编程器和目标芯片或存储器:根据所选的烧录工具和设备,将编程器与目标芯片或存储器进行连接。
这通常需要使用转接板和连接线等设备。
确保连接的可靠性和正确性。
5.配置烧录工具和设备:根据所选的烧录工具和设备的规格和要求,进行相应的配置。
这可能包括设置芯片类型、存储器地址、编程算法等。
6.选择烧录模式和操作方式:根据软件或固件文件的特性和要求,选择适合的烧录模式和操作方式。
常见的烧录模式包括单烧、批量烧录、擦除重写等。
7.执行烧录操作:按照烧录工具和设备的操作指南,执行相应的烧录操作。
这可能涉及到启动编程工具、选择软件或固件文件、设置烧录参数、开始烧录等步骤。
8.验证烧录结果:在烧录完成后,通过相应的检测和验证手段,确认软件或固件已经正确地烧录到目标芯片或存储器中。
可以使用校验和比对、读回数据、运行测试程序等方式进行验证。
9.记录烧录过程和结果:将烧录过程中的操作记录下来,包括使用的烧录工具和设备、烧录参数和操作步骤、烧录时间和结果等信息。
这有助于后续的烧录管理和维护工作。
10.进行烧录后处理:根据烧录结果进行相应的后续处理。
如果烧录成功,可以进行功能测试、性能评估等工作;如果烧录失败,需要重新检查和调试相关设备和文件,及时进行修复和再烧录。
芯⽚制造流程详解,具体到每⼀个步骤这篇要讨论的重点则是半导体产业从上游到下游到底在做些什么。
先来看⼀下关联图:图⽚来源:⾃制我们先从⼤⽅向了解,之后再局部解说。
半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司,IC设公司计依客户的需求设计出电路图,硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。
中游的IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。
完成后的晶圆再送往下游的IC封测⼚实施封装与测试,即⼤功告成啰!局部解说开始!(1)硅晶圆制造半导体产业的最上游是硅晶圆制造。
事实上,上游的硅晶圆产业⼜是由三个⼦产业形成的,依序为硅的初步纯化→多晶硅的制造→硅晶圆制造。
硅的初步纯化:将⽯英砂(SiO2)转化成冶⾦级硅(硅纯度98%以上)。
⽯英砂。
资料来源:农村信息⽹多晶硅的制造:将冶⾦级硅制成多晶硅。
这⾥的多晶硅可分成两种:⾼纯度(99.999999999%,11N)与低纯度(99.99999%,7N)两种。
⾼纯度是⽤来制做IC等精密电路IC,俗称半导体等级多晶硅;低纯度则是⽤来制做太阳能电池的,俗称太阳能等级多晶硅。
多晶硅。
资料来源:太阳能单多晶硅材料硅晶圆制造:将多晶硅制成硅晶圆。
硅晶圆⼜可分成单晶硅晶圆与多晶硅晶圆两种。
⼀般来说,IC制造⽤的硅晶圆都是单晶硅晶圆,⽽太阳能电池制造⽤的硅晶圆则是单晶硅晶圆与多晶硅晶圆皆有。
⼀般来说,单晶硅的效率会较多晶硅⾼,当然成本也较⾼。
硅晶圆。
资料来源:台湾研准股份有限公司(2)IC设计前⾯提到硅晶圆制造,投⼊的是⽯英砂,产出的是硅晶圆。
IC设计的投⼊则是「好⼈」们超强的脑⼒(和肝),产出则是电路图,最后制成光罩送往IC制造公司,就功德圆满了!不过,要让理⼯科以外的⼈了解IC设计并不是件容易的事(就像要让念理⼯的⼈了解复杂的衍⽣性⾦融商品⼀样),作者必需要经过多次外出取材才有办法办到。
这⾥先⼤概是⼀下观念,请⼤家发挥⼀下你们强⼤的想像⼒!简单来讲,IC设计可分成⼏个步骤,依序为:规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。
cpu制程是什么意思中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。
主要包括运算器(ALU,Arithmetic and Logic Unit)和控制器(CU,Control Unit)两大部件。
下面是店铺给大家整理的一些有关cpu制程介绍,希望对大家有帮助!cpu的制程简单介绍现在cpu的制程大部分是多少纳米的,请问90纳米制程是什么。
现在90纳米的比较多。
90纳米工艺就是指,cpu在制作时,光刻最小线条宽度。
楼主加我QQ412842107,注明“知道”。
我给你看一下实际的集成电路的显微照片,然后一说你就明白了。
一定要注明“知道”。
珍惜的希望能帮助您!问:什么是CPU制程?nbsp;CPU制程即CPU的CMOS制造工艺,常以蚀刻芯片的光***长来表示。
CPU制程越小,晶体管集成度越高,发热量越少,同时也容易提升到更高的频率。
例如Northwood核心的Pentium4采用的就是0.13微米的制程。
nbsp;。
为什么CPU制程和显示芯片制程一般是不同的?INTEL AMD的工厂和显卡GPU的工厂(主要是台积电)的技术能力不同,当然就不用相同的制程了。
cpu制程是用来测量什么的?它的单位nm是什么意思?制程可以认为代表了cpu的集成度。
cpu的内核是由许多的晶体管集成的,,所谓制程可以看成是相邻两个晶体管之间的距离汽车用品,这个距离越小,那么单位面积上就可以容纳更多的晶体管,那么cpu的运算能力就越强。
制程,或者也叫制造工艺的单位是nm(纳米),一纳米等于10亿分之一米。
cpu的制程是怎么回事cpu制程越先进其数字就越低 cpu制程表示芯片核心晶体管这些的密度制程越先进密度越高相较而言发热量也会降低比如相同的芯片面积下制程越先进的性能也会越高发热量和功耗反而越低现在cpu制程主要是60 45和32 显卡的主要为90 60 45和32 内存的主要是45 32(好像22的也要出来了)。
芯片成本如何计算?芯片在电子学中是一种把电路小型化的方式,主要包括半导体设备,也包括被动组件等,并通常制造在半导体晶圆表面上。
前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜集成电路;另有一种厚膜混成集成电路是由独立半导体设备和被动组件,集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。
集成电路产业的特色是赢者通吃,像Intel这样的巨头,巅峰时期的利润可以高达60%。
那么,相对应动辄几百、上千元的CPU,它的实际成本到底是多少呢?先来看看制造过程芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节,其中晶片制作过程尤为的复杂。
精密的芯片其制造过程非常的复杂首先是芯片设计,根据设计的需求,生成的“图样”。
1、芯片的原料晶圆晶圆的成分是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。
晶圆越薄,生产的成本越低,但对工艺就要求的越高。
2、晶圆涂膜晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力,其材料为光阻的一种。
3、晶圆光刻显影、蚀刻该过程使用了对紫外光敏感的化学物质,即遇紫外光则变软。
通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。
在硅晶片涂上光致抗蚀剂,使得其遇紫外光就会溶解。
这时可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,这溶解部分接着可用溶剂将其冲走。
这样剩下的部分就与遮光物的形状一样了,而这效果正是我们所要的。
这样就得到我们所需要的二氧化硅层。
4、搀加杂质将晶圆中植入离子,生成相应的P、N类半导体。
具体工艺是是从硅片上暴露的区域开始,放入化学离子混合液中。
这一工艺将改变搀杂区的导电方式,使每个晶体管可以通、断、或携带数据。
简单的芯片可以只用一层,但复杂的芯片通常有很多层,这时候将这一流程不断的重复,不同层可通过开启窗口联接起来。
这一点类似多层PCB板的制作制作原理。
更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,这时候通过重复光刻以及上面流程来实现,形成一个立体的结构。
英特尔--x86架构微处理器光辉编年史 2003-08-01 17:34相关链接“AMD CPU 编年史(多图)”“CPU来这里集合(图)”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。
今年是intel x86架构25周年,而x86架构的CPU对我们大多数人的工作、生活影响颇为深远,太平洋科技新闻组将详细介绍x86 CPU的发展史,希望能让各位读者在了解CPU的历史进程的同时,能更好的理解信息科学发展的内在规律,从而更好的买好电脑、用好电脑。
在开始intel x86神奇时光之旅前面,我们需要弄清楚历史上几件很重要的事件,计算机的始祖到底是谁?是ENIAC吗?第一部电子计算机ENIAC教科书里面的答案是ENIAC。
这个答案不算正确,但也没完全错。
ENIAC是美国宾州大学研制的第一台电子计算机,也是世界上第一台电子计算机。
准确一点说:ENIAC是世界上第一台通用型计算机。
ENIAC是Electronic Numerical Integrator And Computer的缩写,它于1946年2月15日诞生;当时的资助者是美国军方,目的是计算弹道的各种非常复杂的非线性方程组。
众所周知,这些方程组是没有办法求出准确解的,因此只能用数值方法近似地进行计算,因此研究一种快捷准确计算的办法很有必要。
四十年代的编程是这样的美国军方花费了48万美元经费在ENIAC项目上,这在当时可是一笔巨款,要不是为了二次世界大战,谁能舍得出这么大的钱?事实上ENIAC也是美国陆军军械部和宾州大学莫尔学院联合发布的,而非书本上所提的只有宾州大学。
从技术上而言,ENIAC是没有太明晰的CPU概念的。
因为它采用电子管作为基本电子元件。
用了足足18800个电子管,而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大。
转载自 CPU是计算机的心脏,它是决定计算机性能的最重要的部件。
同样CPU也是现代社会飞速运转的动力源泉,在任何电子设备上都可以找到微芯片的身影。
不过能完成复杂功能的CPU确是以沙子为原料做成的,不得不惊叹于人类的智慧!Intel公布了大量图文资料,详细展示了从沙子到芯片的全过程,满足你的好奇心。
简单地说,处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。
下边就图文结合,一步一步看看:===================================================================== =============CPU制造:第一阶段图文直播:沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
(原文件名:1.jpg)引用图片硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。
通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。
此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭(Ingot)。
(原文件名:2.jpg)引用图片单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
(原文件名:3.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第二阶段图文直播:硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。
顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧?(原文件名:4.jpg)引用图片晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。
事实上,Intel自己并不生产这种晶圆,而是从第三方半导体企业那里直接购买成品,然后利用自己的生产线进一步加工,比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。
值得一提的是,Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。
(原文件名:5.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第三阶段图文直播:光刻胶(Photo Resist):图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。
晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
(原文件名:6.jpg)引用图片光刻一:光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。
掩模上印着预先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。
一般来说,在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。
(原文件名:7.jpg)引用图片光刻二:由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。
一块晶圆上可以切割出数百个处理器,不过从这里开始把视野缩小到其中一个上,展示如何制作晶体管等部件。
晶体管相当于开关,控制着电流的方向。
现在的晶体管已经如此之小,一个针头上就能放下大约3000万个。
(原文件名:8.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第四阶段图文直播:溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。
(原文件名:9.jpg)引用图片蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
(原文件名:10.jpg)引用图片清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
(原文件名:11.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第五阶段图文直播:光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
(原文件名:12.jpg)引用图片离子注入(Ion Implantation):在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。
经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
(原文件名:13.jpg)引用图片清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。
注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
(原文件名:14.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第六阶段图文直播:晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。
在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。
(原文件名:15.jpg)引用图片电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。
铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。
(原文件名:16.jpg)引用图片铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。
(原文件名:17.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第七阶段图文直播:抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。
(原文件名:18.jpg)引用图片金属层:晶体管级别,六个晶体管的组合,大约500纳米。
在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。
芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。
(原文件名:19.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第八阶段图文直播:晶圆测试:内核级别,大约10毫米/0.5英寸。
图中是晶圆的局部,正在接受第一次功能性测试,使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
(原文件名:20.jpg)引用图片晶圆切片(Slicing):晶圆级别,300毫米/12英寸。
将晶圆切割成块,每一块就是一个处理器的内核(Die)。
(原文件名:21.jpg)引用图片丢弃瑕疵内核:晶圆级别。
测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下完好的准备进入下一步。
(原文件名:22.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第九阶段图文直播:单个内核:内核级别。
从晶圆上切割下来的单个内核,这里展示的是Core i7的核心。
(原文件名:23.jpg)引用图片封装:封装级别,20毫米/1英寸。
衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起,就形成了我们看到的处理器的样子。
衬底(绿色)相当于一个底座,并为处理器内核提供电气与机械界面,便于与PC系统的其它部分交互。
散热片(银色)就是负责内核散热的了。
(原文件名:24.jpg)引用图片处理器:至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Core i7)。
这种在世界上最干净的房间里制造出来的最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来的,这里只是展示了其中的一些关键步骤。
(原文件名:25.jpg)引用图片===================================================================== =============CPU制造:第十阶段图文直播:等级测试:最后一次测试,可以鉴别出每一颗处理器的关键特性,比如最高频率、功耗、发热量等,并决定处理器的等级,比如适合做成最高端的Core i7-975 Extreme,还是低端型号Core i7-920。
(原文件名:26.jpg)引用图片装箱:根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。
(原文件名:27.jpg)引用图片零售包装:制造、测试完毕的处理器要么批量交付给OEM厂商,要么放在包装盒里进入零售市场。
这里还是以Core i7为例。
(原文件名:28.jpg)引用图片。