CPU是怎样制作的?

电脑的cpu是怎么制作的？~

1、 硅提纯
生产CPU等芯片的材料是半导体，主要的材料为硅Si，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。

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。
切割晶圆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)。一般来说，晶圆切得越薄，相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多。

3、影印（Photolithography）
在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(Photoresist)物质，紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片，被紫外线照射的地方光阻物质溶解。
而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰，必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程，每一个遮罩的复杂程度得用10GB数据来描述。

4、蚀刻(Etching)
蚀刻使用的波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上，使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩，使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜，以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。
然后，曝光的硅将被原子轰击，使得暴露的硅基片局部掺杂，从而改变这些区域的导电状态，以制造出N井或P井，结合上面制造的基片，CPU的门电路就完成了。

5、重复、分层
为加工新的一层电路，再次生长硅氧化物，然后沉积一层多晶硅，涂敷光阻物质，重复影印、蚀刻过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍，形成一个3D的结构，这才是最终的CPU的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。
Intel的Pentium 4处理器有7层，而AMD的Athlon 64则达到了9层。层数决定于设计时CPU的布局，以及通过的电流大小。

6、封装
这时的CPU为一块块晶圆，它还不能直接被用户使用，必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同，但越高级的CPU封装也越复杂，新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升，并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

7、多次测试
测试为一个CPU制造的重要环节，也是一块CPU出厂前必要的考验。这一步将测试晶圆的电气性能，以检查是否出了什么差错，以及这些差错出现在哪个步骤（如果可能的话）。接下来，晶圆上的每个CPU核心都将被分开测试。
由于SRAM（静态随机存储器，CPU中缓存的基本组成）结构复杂、密度高，所以缓存是CPU中容易出问题的部分，对缓存的测试也是CPU测试中的重要部分。
每块CPU将被进行完全测试，以检验其全部功能。某些CPU能够在较高的频率下运行，所以被标上了较高的频率；而有些CPU因为种种原因运行频率较低，所以被标上了较低的频率。
最后，个别CPU可能存在某些功能上的缺陷，如果问题出在缓存上，制造商仍然可以屏蔽掉它的部分缓存，这意味着这块CPU依然能够出售，只是它可能是Celeron等低端产品。
当CPU被放进包装盒之前，一般还要进行最后一次测试，以确保之前的工作准确无误。根据前面确定的最高运行频率和缓存的不同，它们被放进不同的包装，销往世界各地。



扩展资料
CPU控制技术的主要形式
1、选择控制。集中处理模式的操作，是建立在具体程序指令的基础上实施，以此满足计算机使用者的需求，CPU 在操作过程中可以根据实际情况进行选择，满足用户的数据流程需求。 指令控制技术发挥的重要作用。根据用户的需求来拟定运算方式，使数据指令动作的有序制定得到良好维持。
CPU在执行当中，程序各指令的实施是按照顺利完成，只有使其遵循一定顺序，才能保证计算机使用效果。CPU 主要是展开数据集自动化处理，其 是实现集中控制的关键，其核心就是指令控制操作。
2、插入控制。CPU 对于操作控制信号的产生，主要是通过指令的功能来实现的，通过将指令发给相应部件，达到控制这些部件的目的。实现一条指令功能，主要是通过计算机中的部件执行一序列的操作来完成。较多的小控制元件是构建集中处理模式的关键，目的是为了更好的完成CPU数据处理操作。
3、时间控制。将时间定时应用于各种操作中，就是所谓的时间控制。在执行某一指令时，应当在规定的时间内完成，CPU的指令是从高速缓冲存储器或存储器中取出，之后再进行指令译码操作，主要是在指令寄存器中实施，在这个过程中，需要注意严格控制程序时间。
参考资料来源：百度百科-中央处理器
参考资料来源：百度百科-CPU制造工艺

沙子提取出来二氧化硅，然后到圆晶长做成圆晶，然后整块的圆晶再在intel的生产长里面用光来刻蚀，做成PCU，然后切割，封装，就完成了CPU的制作。

这个工艺流程太复杂了

视频详细描述CPU制造程
CPU原始工作模式

解CPU工作原理前我先简单谈谈CPU何产CPU特别纯净硅材料制造CPU芯片包含百万精巧晶体管块指甲盖硅片用化蚀刻或光刻晶体管意义说CPU由晶体管组合简单言晶体管微型电关构建CPU基石晶体管作电灯关操作位别代表两种状态:ON()OFF(关)关相于晶体管连通与断两种状态与二进制基础状态01应计算机具备处理信息能力

要简单01两种状态晶体管原理简单其实发展经科家辛苦研究晶体管前计算机依靠速度缓慢、低效率真空电管机械关处理信息科研员两晶体管放置硅晶体便创作第集电路再才微处理器

看定想知道晶体管何利用01两种电信号执行指令处理数据呢其实所电设备都自电路关电电路流或断完全由关控制关设置OFF电停止流再其设置ON电继续流晶体管种ON与OFF切换由电信号控制我晶体管称二进制设备晶体管ON状态用1表示OFF状态则用0表示组简单二进制数众晶体管产1与0特殊序模式能代表同情况其定义字母、数字、颜色图形举例十进位1二进位模式12二进位模式10311410051016110等等依类推组计算机工作采用二进制语言数据组晶体管联合起存储数值进行逻辑运算数字运算加石英钟控制晶体管组像部复杂机器同步执行功能

CPU内部结构

现我已经概知道CPU负责些事情具体由哪些部件负责处理数据执行程序呢

1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)
ALU运算器核全加器基础辅移位寄存器及相应控制逻辑组合电路控制信号作用完加、减、乘、除四则运算各种逻辑运算像刚才提相于工厂产线负责运算数据

2.寄存器组 RS(Register Set或Registers)
RS实质CPU暂存放数据面保存着些等待处理数据或已经处理数据CPU访问寄存器所用间要比访问内存间短采用寄存器减少CPU访问内存数提高CPU工作速度受芯片面积集度所限寄存器组容量能寄存器组专用寄存器通用寄存器专用寄存器作用固定别寄存相应数据通用寄存器用途广泛并由程序员规定其用途通用寄存器数目微处理器异

3.控制单元(Control Unit)
工厂物流配部门控制单元整CPU指挥控制由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)操作控制器0C(Operation Controller)三部件组协调整电脑序工作极重要根据用户预先编程序依存储器取各条指令放指令寄存器IR通指令译码(析)确定应该进行操作通操作控制器OC按确定序向相应部件发微操作控制信号操作控制器OC主要包括节拍脉冲发器、控制矩阵、钟脉冲发器、复位电路启停电路等控制逻辑

4.总线(Bus)
像工厂各部位间联系渠道总线实际组导线各种公共信号线集合用于作电脑所各组部传输信息共同使用公路直接CPU相连总线称局部总线其包括: 数据总线DB(Data Bus)、址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)其数据总线用传输数据信息；址总线用于传送CPU发址信息；控制总线用传送控制信号、序信号状态信息等

CPU工作流程

由晶体管组CPU作处理数据执行程序核其英文全称:Central Processing Unit即央处理器首先CPU内部结构控制单元逻辑运算单元存储单元(包括内部总线及缓冲器)三部CPU工作原理像工厂产品加工程:进入工厂原料(程序指令)经物资配部门(控制单元)调度配送往产线(逻辑运算单元)产品(处理数据)再存储仓库(存储单元)等着拿市场卖(交由应用程序使用)程我注意控制单元始CPU始式工作间程通逻辑运算单元进行运算处理交存储单元代表工作结束

数据与指令CPU运行

刚才已经家介绍CPU部件及基本原理情况现我看看数据CPU运行我知道数据输入设备流经内存等待CPU处理些要处理信息按字节存储8位二进制数或8比特1单元存储些信息数据或指令数据二进制表示字符、数字或颜色等等指令告诉CPU数据执行哪些操作比完加、减或移位运算

我假设内存数据简单原始数据首先指令指针(Instruction Pointer)通知CPU要执行指令放置内存存储位置内存每存储单元都编号(称址)根据些址数据取通址总线送控制单元指令译码器指令寄存器IR拿指令翻译CPU执行形式决定完该指令需要哪些必要操作告诉算术逻辑单元(ALU)候计算告诉指令读取器候获取数值告诉指令译码器候翻译指令等等

假数据送往算术逻辑单元数据执行指令规定算术运算其各种运算数据处理完毕寄存器通同指令数据继续运行或者通DB总线送数据缓存器

基本CPU执行读数据、处理数据往内存写数据3项基本工作通情况条指令包含按明确顺序执行许操作CPU工作执行些指令完条指令CPU控制单元告诉指令读取器内存读取条指令执行程断快速重复快速执行条条指令产显示器所看结我容易想处理指令数据同由于数据转移差CPU处理差肯定现混乱处理情况保证每操作准发CPU需要钟钟控制着CPU所执行每作钟像节拍器停发脉冲决定CPU步调处理间我所熟悉CPU标称速度称主频主频数值越高表明CPU工作速度越快

何提高CPU工作效率

既CPU主要工作执行指令处理数据工作效率CPU主要内容各CPU厂商尽力使CPU处理数据速度更快

根据CPU内部运算结构些制造厂商CPU内增加另算术逻辑单元(ALU)或者另外再设置处理非非数据浮点运算单元(Floating Point UnitFPU)加快数据运算速度

执行效率面些厂商通流水线式或几乎并行工作式执行指令提高指令执行速度刚才我提指令执行需要许独立操作诸取指令译码等初CPU执行条指令前必须全部执行完条指令现则由布式电路各自执行操作说部电路完件工作第二件工作立即占据该电路增加执行面效率

另外让指令与指令间连接更加准确现CPU通采用种预测式控制指令更高效率执行
资料支持：硅谷力

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