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CPU是怎么制作的，制作CPU是干什么？

光刻,晶体管,晶圆CPU是怎么制作的，制作CPU是干什么？

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

CPU是怎么制作的，制作CPU是干什么？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

CPU中文名为“中央处理器”，可以说是世界上最精密的器件了。然而制作它的原料却很很常见，就是：沙子，更精确的说就是硅；

沙子经过清洗提纯，可以提取出“单晶硅”，提纯后的单晶硅的纯度可以达到7个9（99.99999%），这样的硅通过物理加热定型，形成“硅锭”--一种致密又光滑的圆柱体。

硅锭的形状主要是利于切割，经过切割后，硅锭被切片成晶片

接下来就要进行集成电路的设计和加工了。这个过程是一个十分复杂的过程包含：涂光刻胶→紫外线光刻→溶解光刻胶→蚀刻→清除光刻胶→注入离子→再次清除光刻胶→绝缘处理→沉淀铜层→构建晶体管线路→圆晶检测→切割圆晶→内核装配→封装→测试芯片→包装出厂。这个过程中有一个十分关键的仪器--“光刻机”，可以形象的理解为晶片上的“画笔”。

光刻机的技术是集成电路领域的核心技术之一，一直以来都是一个严密技术封锁的技术领域，该领域已经别荷兰的ASML公司垄断，该公司几乎垄断了世界上高端光刻机产业。我国一直以来缺“芯”，和光刻机的受制于人有很大的关系。好在我国在经历了“实体名单”事件之后的痛定思痛，已经开始在光刻机领域投入巨大科研力量了。

希望中国芯片行业越来越好，早日让国人用上100% 的“中国芯”。。

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回答题主的另一个问题，CPU的用处：

CPU是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

是不是很拗口？你可以理解为：CPU是计算机的大脑，帮助计算机翻译和执行你输入的命令。

CPU主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

回答于 2019-09-11 08:43:50

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) 。

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)

这是 CPU 生产过程中重要操作，也是 CPU 工业中的重头技术。蚀刻技术把对光的应用推向了极限。蚀刻使用的是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 是一块块晶圆，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

测试是一个 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。

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