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制造工艺

制造工艺指制造CPU或GPU的制程,或指晶体管门电路的尺寸,单位为纳米(nm)。目前主流的CPU制程已经达到了7-14纳米(AMD三代锐龙已全面采用7nm工艺,intel第9代全面采用14nm),更高的在研发制程甚至已经达到了4nm或更高,目前已经正式商用的高通855已采用7来自nm制程。

更先进的制造工艺可以使CPU与GPU内部集成更多的晶体管,使处理器具有更多的功能以及更高的性能;更先进的制造工360百科艺会减少处理器的散热设计功耗(TDP),从而解决处理器频率提升的障碍迅继官弦;更先进的制造工艺还可以使处理器的核心面积进一步减小,也就织硫是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的C水机斗氧么厂PU与GPU单送队显产品,直接降低了CPU与GPU的产品成本,从而最终会降低CPU与GPU的销售价格使广大消费各视华振或导燃诉者得利.....处理器自身的发展历史也充分歌训跟企管的说明了这一失整厂说而点,先进的制造工艺不仅让CPU的性能和功能逐步提升,也使成本得到了有效的控制。

  • 中文名称 制造工艺
  • 外文名称 Semiconductor device fabrication
  • 单位 纳米(nm)
  • 其他名称 制造CPU或GPU的制程

检脚造工艺分类

CPU制造工

  CPU制作工艺指的是在生产CP织钱帮U过程中,要加工各种电路和电子元件,制造导线连接各个元器件等。现在其生产的精赶殖端著步初响度以纳米(以前用微米)查然真流如能顺稳何教季来表示,精度越高,生产工艺越先进。在同样的材料中可以容纳更多的电子元件,连接线也越细,有利于提高CPU的集成度。制造工艺的纳米来自数是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的360百科趋势是向密集度愈高的方向发展,密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积后要画免矛县祖哪的IC中,可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步,主要是靠工艺技术星销副的不断改进。芯片制造五星山信正术血优工艺从1971年开始局止抓部自数地金得核,经历了10微米、6微米、3微米、1.5微米、1微米、800纳米、600纳米、350纳米、250纳米、180纳米、130纳米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、22纳米、14纳米、10纳米,一直发展到目前(2019年)最新的7纳米,而5纳米将是下一代CPU的发展目标。

许如宣两  2017年1紧过关好货民者月3日,美国高通公司在CES2017正式推出其最并激对点度概其新的顶级移动平台--集成X16 LTE的Qualcomm骁龙835处理器。骁龙835处理器是首款采用10纳米FinFET工艺节点实现商用制造的移动平台。

GPU制造工艺

  显卡的制造工艺实际上就是指显示核心的制程,它指的是晶体管门电路的尺寸,现阶段主要以纳米(nm)为单位。显示芯片的制造工艺与CPU一知还技代皇胜手变养粉样,也是用微米来衡量其加工精度的。制造工相杆指轴浓心群搞艺的提高,意味着显示芯片的体积将更小、集成度更高,可以容纳更多的晶体管。和中央处理器一样,显示卡的核心结希没道刻十增失说丝芯片,也是在硅晶片上制成的。微电子技术的发展与进步,主要是靠工艺技术的不断改进,显示芯片制造工艺在1995年以后,从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米、90纳米、素专责喜80纳米、65纳米、55纳米、40纳米、28纳米、16纳米滑号苗九、12纳米一直发展到现在的7纳米制程。显卡厂商AMD(超威半导体)已经有三款7nnm工艺显卡在售。

制造工艺详解

硅提纯

  生产CPU与GPU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或GPU厂商正在增加300毫米晶圆的生产。

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与GPU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处理器的内核(Die)。一般来说,晶圆切得越薄,相同量的硅材料能够制造的处理器成品就越多。

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,紫外线通过印制着处理器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不受到光的干扰,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。

蚀刻

  (Etching)

  这是CPU与GPU生产过程中重要操作,也是处理器工业中的重头技术。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,处理器的门电路就完成了。

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与GPU的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。

封装

  这时的CPU或GPU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,但越高级的处理器封装也越复杂,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。

多次测试

  测试是一个处理器制造的重要环节,也是一块处理器出厂前必要的考验。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)。

  当CPU或GPU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。根据前面测试而确定的处理器的体质不同,它们被放进不同的包装,销往世界各地。

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