芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全過(guò)程

　 ? ?芯片和CPU有什么不同?

? ? 　芯片是“集成電路”的俗稱。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路，如果一片集成電路（芯片）中既有模擬電路又有數(shù)字電路，則稱其為數(shù)模混合集成電路。

　　CPU是中央處理器，包含運(yùn)算器和控制器，是數(shù)字電路。如果將運(yùn)算器和控制器集成在一片集成電路上，就稱之為微處理器。目前人們將中央處理器與微處理器已經(jīng)混為一談了。

　　因此，CPU是一種數(shù)字芯片，只是眾多芯片中的一類。

　　CPU的制造是一項(xiàng)極為復(fù)雜的過(guò)程，當(dāng)今世上只有少數(shù)幾家廠商具備研發(fā)和生產(chǎn)CPU的能力。CPU的發(fā)展史也可以看作是制作工藝的發(fā)展史。

　　CPU（Centralprocessingunit）是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的核心部件，又稱為“微處理器（Microprocessor）”。對(duì)于PC而言，CPU的規(guī)格與頻率常常被用來(lái)作為衡量一臺(tái)電腦性能強(qiáng)弱重要指標(biāo)。Intelx86架構(gòu)已經(jīng)經(jīng)歷了二十多個(gè)年頭，而x86架構(gòu)的CPU對(duì)我們大多數(shù)人的工作、生活影響頗為深遠(yuǎn)。

　　制造CPU的基本原料

　　如果問(wèn)及CPU的原料是什么，大家都會(huì)輕而易舉的給出答案—是硅。這是不假，但硅又來(lái)自哪里呢？其實(shí)就是那些最不起眼的沙子。難以想象吧，價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大，充滿著神秘感的CPU竟然來(lái)自那根本一文不值的沙子。當(dāng)然這中間必然要經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜的制造過(guò)程才行。不過(guò)不是隨便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑細(xì)選，從中提取出最最純凈的硅原料才行。試想一下，如果用那最最廉價(jià)而又儲(chǔ)量充足的原料做成CPU，那么成品的質(zhì)量會(huì)怎樣，你還能用上像現(xiàn)在這樣高性能的處理器嗎？

　　英特爾技術(shù)人員在半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠內(nèi)使用自動(dòng)化測(cè)量工具，依據(jù)嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)晶圓的制造進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

　　除去硅之外，制造CPU還需要一種重要的材料就是金屬。目前為止，鋁已經(jīng)成為制作處理器內(nèi)部配件的主要金屬材料，而銅則逐漸被淘汰，這是有一些原因的，在目前的CPU工作電壓下，鋁的電遷移特性要明顯好于銅。所謂電遷移問(wèn)題，就是指當(dāng)大量電子流過(guò)一段導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體物質(zhì)原子受電子撞擊而離開(kāi)原有位置，留下空位，空位過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體連線斷開(kāi)，而離開(kāi)原位的原子停留在其它位置，會(huì)造成其它地方的短路從而影響芯片的邏輯功能，進(jìn)而導(dǎo)致芯片無(wú)法使用。這就是許多Northwood Pentium 4換上SNDS（北木暴畢綜合癥）的原因，當(dāng)發(fā)燒友們第一次給Northwood Pentium 4超頻就急于求成，大幅提高芯片電壓時(shí)，嚴(yán)重的電遷移問(wèn)題導(dǎo)致了CPU的癱瘓。這就是intel首次嘗試銅互連技術(shù)的經(jīng)歷，它顯然需要一些改進(jìn)。不過(guò)另一方面講，應(yīng)用銅互連技術(shù)可以減小芯片面積，同時(shí)由于銅導(dǎo)體的電阻更低，其上電流通過(guò)的速度也更快。

　　除了這兩樣主要的材料之外，在芯片的設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要一些種類的化學(xué)原料，它們起著不同的作用，這里不再贅述。