Как процессор делают: Видео: анимационный ролик Intel о том, как делают процессоры

Как на самом деле производят процессоры (CPU)

Хотя способ работы процессора может показаться волшебством, это результат десятилетий умной инженерии. По мере того, как транзисторы, строительные блоки любого микрочипа, уменьшаются до микроскопических размеров, способ их производства становится все более сложным.

Содержание

1. Фотолитография
2. Проблемы с наноразмерной фотолитографией
3. Упаковка

Фотолитография

Транзисторы теперь настолько невероятно малы, что производители не могут создавать их обычными методами. Хотя прецизионные токарные станки и даже 3D-принтеры могут создавать невероятно сложные творения, обычно они на микрометровом уровне точности (около одной тридцатитысячной дюйма) и не подходят для нанометровых масштабов, на которых строятся современные чипы.

Фотолитография решает эту проблему, устраняя необходимость перемещать сложные машины вокруг очень точно. Вместо этого он использует свет, чтобы вытравить изображение на чипе, подобно старинному диапроектору, который вы можете найти в классах, но наоборот, уменьшая трафарет до желаемой точности.

Изображение проецируется. на кремниевую пластину, которая обрабатывается с очень высокой точностью в контролируемых лабораториях, поскольку любая пылинка на пластине может означать потерю тысяч долларов. Пластина покрыта материалом, называемым фоторезистом, который реагирует на свет и смывается, оставляя гравировку ЦП, которую можно заполнить медью или допинг для формирования транзисторов. Затем этот процесс повторяется много раз, увеличивая нагрузку на ЦП, подобно 3D-принтеру. будет создавать слои пластика.

Проблемы с наноразмерной фотолитографией

Неважно, сможете ли вы уменьшить размер транзисторов, если они на самом деле не работают, а нанотехнология сталкивается с множеством проблем с физика. Транзисторы должны останавливать поток электричества, когда они выключены, но они становятся настолько маленькими, что электроны могут течь прямо через них. Это называется квантовым туннелированием и представляет собой серьезную проблему для разработчиков микросхем.

Еще одна проблема — дефекты. Даже фотолитография имеет предел своей точности. Это похоже на размытое изображение с проектора; это не так ясно, когда он взорван или сжался. В настоящее время литейщики пытаются смягчить этот эффект, используя «экстремальное» ультрафиолетовое излучение, длина волны которого намного выше, чем может воспринимать человек. с помощью лазеров в вакуумной камере. Но проблема будет сохраняться по мере уменьшения размера.

Иногда дефекты можно устранить с помощью процесса, называемого биннингом. Если дефект затрагивает ядро ЦП, это ядро отключается, а чип продается как нижняя концевая часть. На самом деле, большинство линеек процессоров производятся по одному и тому же плану, но имеют отключенные ядра и продаются по более низкой цене. Если дефект касается кэш-памяти или другого важного компонента, этот чип, возможно, придется выбросить, что приведет к снижению производительности и повышению цены. Новые технологические узлы, такие как 7 нм и 10 нм, будет иметь более высокий процент брака и, как следствие, будет дороже.

Упаковка

Упаковать ЦП для использования потребителем — это больше, чем просто положить его в коробку с пенополистиролом. Когда ЦП закончен, он по-прежнему бесполезен, если он не может подключиться к остальной части системы. Процесс «упаковки» относится к методу, при котором тонкий кремниевый кристалл прикрепляется к печатной плате, которую большинство людей называют «процессором».»

Этот процесс требует большой точности, но не такой высокой, как предыдущие этапы. Кристалл ЦП монтируется на кремниевую плату, и ко всем контактам, которые соприкасаются с микросхемой, подключаются электрические соединения. Современные ЦП могут иметь тысячи контактов, а у высокопроизводительного AMD Threadripper их 4094.

Поскольку ЦП выделяет много тепла и должен быть защищен спереди, «встроенный теплораспределитель» установлен сверху. Он контактирует с кристаллом и передает тепло кулеру, установленному сверху. Для некоторых энтузиастов термопаста, используемая для этого соединения, недостаточно хороша, что приводит к тому, что люди отказываются от своих процессоров для применения более премиального решения.

После того, как все будет установлено вместе они могут быть упакованы в настоящие коробки, готовые попасть на полки и быть вставленными в ваш будущий компьютер. стоят всего пару сотен долларов.

Как делают процессор или ЦП: литография и упаковка

10 мая 2021
Мэтт Миллс
аппаратные средства
0

В современную эпоху мы не можем представить себе вычисления без процессор , Которая также называется ЦП (Центральный процессор на английском языке). Мы используем их в компьютерах, смартфонах и даже на телевидении, но задумывались ли вы когда-нибудь? как сделан процессор ? В этой статье мы расскажем вам об этом очень подробно, чтобы вы могли понять, на что похож этот процесс, от его концепции до готового продукта, который мы все используем.

Большинство пользователей понимают, что процессор представляет собой простое оборудование, которое устанавливается на материнская плата и это выделяет много тепла. Однако процессор состоит из тысяч сложных элементов, что позволяет ему выполнять математические операции, необходимые для того, чтобы все работало, поскольку в конечном итоге все, что делает компьютер, обязательно должно проходить через процессор, включая что это обрабатывается GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР, поэтому это так важно.

Loan App Without ATM Card In Nigeria

Please enable JavaScript

Loan App Without ATM Card In Nigeria

Хотя принцип работы процессоров может показаться волшебным, это результат десятилетий умной инженерии. Поскольку транзисторы, элементы, из которых состоит большинство процессоров, уменьшены до микроскопических размеров, способ изготовления процессоров становится все более сложным.

Фотолитография — это то, что оживляет процессоры

Мы привыкли видеть пластины, заполненные десятками микросхем, которые затем используются в процессорах, но чтобы добраться туда, вам нужно пройти ряд шагов, которые начинаются с фотолитография .

Транзисторы сейчас настолько малы, что производители не могут построить их обычными методами. Хотя прецизионные токарные станки и даже 3D-принтеры могут создавать невероятно сложные творения, они обычно достигают уровня микрометрической точности (это примерно тридцать тысячных дюйма), но они по-прежнему не подходят для нано-масштабов, в которых они созданы. фишки сегодня.

Фотолитография решает эту проблему, избавляя от необходимости перемещать сложное оборудование с большой точностью. Вместо этого он использует свет для гравировки изображения на кремниевом чипе, как если бы это был старый проектор, который можно было найти в школьных классах, но наоборот, уменьшая масштаб шаблона до желаемой точности.

Таким образом, изображение проецируется на кремниевую пластину, которая обрабатывается с чрезвычайно высокой точностью на специальных станках (знаменитые станки производства ASML) и в чрезвычайно жестких условиях, поскольку любая пылинка на пластине может означать, что она будет полностью испорчена. . Пластина покрыта материалом, называемым фоторезистом, который реагирует на свет и реагирует на него, оставляя травление на ЦП, которое может быть заполнено медью или другими материалами для формирования транзисторов. Затем этот процесс повторяется много раз, увеличивая размер процессора, так же, как 3D-принтер накапливает слои пластика.

Проблемы наноразмерной фотолитографии

Неважно, можете ли вы делать транзисторы все меньше и меньше, если транзисторы не могут работать, а у наноразмерной технологии есть много проблем с физикой из-за размера. Транзисторы должны останавливать поток электричества, когда они выключены, но они становятся настолько маленькими, что электроны иногда могут проходить через них. Это называется квантовым туннелированием, и это огромная проблема для инженеров по кремнию.

Еще одна проблема — дефекты; Даже у фотолитографии есть предел точности, она в некотором роде аналогична размытому изображению от проектора, который не показывает такое четкое изображение при его увеличении или уменьшении. Кремниевые фабрики в настоящее время пытаются смягчить этот эффект, используя технологию EUV (экстремальное ультрафиолетовое излучение), длину волны намного превышающую человеческую, используя лазеры в вакуумной камере. Однако эта проблема будет сохраняться, поскольку размер продолжает уменьшаться.

Иногда дефекты можно уменьшить с помощью процесса, называемого биннингом: если дефект затрагивает ядро ​​ЦП, это ядро ​​отключается, и чип продается как младшая часть. Фактически, большинство линеек ЦП сделаны с использованием одной и той же модели, но у них отключены ядра, потому что они вышли из строя и поэтому продаются по более низкой цене как недорогой продукт.

Если дефект касается, например, кеш-памяти или другого важного компонента, микросхему, вероятно, придется утилизировать, что приведет к снижению производительности производства и, следовательно, к более высоким ценам. Текущие технологические узлы, такие как 7 и даже 10 нм, имеют более высокую пропускную способность, чем узлы 5 нм, и поэтому верно обратное, их цена ниже.

Упаковка, необходимая в процессе производства ЦП

Следуя процессу производства ЦП, как только у нас будут готовы микросхемы, их нужно упаковать для использования потребителями, и это гораздо больше, чем просто положить их в коробку с пенопластом. Когда ЦП готов, он по-прежнему бесполезен, если его нельзя подключить к остальной части системы, поэтому процесс «упаковки» или «упаковки» относится к методу, при котором тонкая силиконовая матрица (кристалл) прикрепляется к PCB, которую большинство людей считают процессором.

Этот процесс требует большой точности, но, очевидно, не такой большой, как предыдущие шаги. Матрица ЦП установлена ​​на силиконовой плате, и электрические соединения проходят на всех контактах, которые контактируют с разъемом материнской платы. Современные процессоры могут иметь тысячи контактов, например AMD Процессоры Threadripper, у которых их 4096 штук.

Поскольку ЦП выделяет много тепла и должен также защищать свою целостность с другой стороны, наверху устанавливается встроенный теплоотвод или английский IHS. Это соприкасается с матрицей и отводит тепло от матрицы, которое затем охлаждается с помощью кулера процессора. Для некоторых энтузиастов термопаста, используемая для этого соединения, недостаточно хороша, поэтому некоторые решают выполнить процесс удаления с процессором.

После того, как все собрано, его можно упаковать в настоящие коробки, готовые к отправке на полки магазинов и установке на наши компьютеры. Теперь, когда вы знаете, как делается ЦП и насколько сложно его сделать, удивительно, что большинство современных ЦП стоят всего несколько сотен долларов, верно?

• процессор

Это проницательное видео Intel объясняет, как производятся процессоры, словами, которые вы действительно можете понять

Перейти к содержимому

Главная / Бизнес / Новости

Новости

От концептуальных сцен до полок магазинов.

Автор: Брэд Чакос

PCWorld 19 февраля 2020 г., 11:29 по тихоокеанскому времени

Изображение: Intel

Да, компьютерные процессоры работают. Но задумывались ли вы когда-нибудь над , как они работают? Сегодня Intel опубликовала увлекательный анимационный видеоролик, в котором излагаются «ключевые концепции и их роль в производстве микросхем». Болтливый процессор Chip, который проведет вас через видео, навевает воспоминания о раздражающем Clippy, представленном Microsoft в Office 9. 7 (и убит в 2014 году), тем не менее, стоит потратить пять минут на его просмотр, если вы когда-нибудь интересовались тем, как оживает мозг вашего компьютера.

ПК-энтузиасты часто используют такие термины, как транзисторы, кремниевые пластины, фотолитографические маски, межсоединения и подложки. Видео Intel представляет собой отличный общий обзор того, что на самом деле означает . Более того, он делает это в дружелюбной и доступной манере, так что вы действительно можете понять, даже если у вас нет диплома инженера. Посмотрев его, вы лучше оцените всю тяжелую работу, проделанную крутым процессором, лежащим в основе вашей игровой системы.

Смотри!