cpu制造工藝如何性能
cpu制造工藝如何性能
要進行加工各種電路和電子元件，制造導線連接各個元器件。它的先進與否決定了CPU的性能優(yōu)劣。下面是學習啦小編為你整理相關的內容，希望大家喜歡!
cpu制作工藝定義
通常我們所說的CPU(中央處理器)“制造工藝”指得是在生產(chǎn)CPU過程中，要進行加工各種電路和電子元件，制造導線連接各個元器件。它的先進與否決定了CPU的性能優(yōu)劣。
cpu制作過程
硅提純
硅生產(chǎn)CPU等芯片的材料是半導體，現(xiàn)階段主要的材料是硅Si，這是一種非金屬元素，從化學的角度來看，由于它處于元素周期表中金屬元素區(qū)與非金屬元素區(qū)的交界處，所以具有半導體的性質，適合于制造各種微小的晶體管，是目前最適宜于制造現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的材料之一。
在硅提純的過程中，原材料硅將被熔化，并放進一個巨大的石英熔爐。這時向熔爐里放入一顆晶種，以便硅晶體圍著這顆晶種生長，直到形成一個幾近完美的單晶硅。以往的硅錠的直徑大都是300毫米，而CPU廠商正在增加300毫米晶圓的生產(chǎn)。
切割晶圓
晶圓硅錠造出來了，并被整型成一個完美的圓柱體，接下來將被切割成片狀，稱為晶圓。晶圓才被真正用于CPU的制造。所謂的“切割晶圓”也就是用機器從單晶硅棒上切割下一片事先確定規(guī)格的硅晶片，并將其劃分成多個細小的區(qū)域，每個區(qū)域都將成為一個CPU的內核(Die)。一般來說，晶圓切得越薄，相同量的硅材料能夠制造的CPU成品就越多。
影印
影印在經(jīng)過熱處理得到的硅氧化物層上面涂敷一種光阻(Photoresist)物質，紫外線通過印制著CPU復雜電路結構圖樣的模板照射硅基片，被紫外線照射的地方光阻物質溶解。而為了避免讓不需要被曝光的區(qū)域也受到光的干擾，必須制作遮罩來遮蔽這些區(qū)域。這是個相當復雜的過程，每一個遮罩的復雜程度得用10GB數(shù)據(jù)來描述。
蝕刻
蝕刻這是CPU生產(chǎn)過程中重要操作，也是CPU工業(yè)中的重頭技術。蝕刻技術把對光的應用推向了極限。蝕刻使用的是波長很短的紫外光并配合很大的鏡頭。短波長的光將透過這些石英遮罩的孔照在光敏抗蝕膜上，使之曝光。接下來停止光照并移除遮罩，使用特定的化學溶液清洗掉被曝光的光敏抗蝕膜，以及在下面緊貼著抗蝕膜的一層硅。
然后，曝光的硅將被原子轟擊，使得暴露的硅基片局部摻雜，從而改變這些區(qū)域的導電狀態(tài)，以制造出N井或P井，結合上面制造的基片，CPU的門電路就完成了。
分層
為加工新的一層電路，再次生長硅氧化物，然后沉積一層多晶硅，涂敷光阻物質，重復影印、蝕刻過程，得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結構。重復多遍，形成一個3D的結構，這才是最終的CPU的核心。每幾層中間都要填上金屬作為導體。Intel的Pentium 4處理器有7層，而AMD的Athlon 64則達到了9層。層數(shù)決定于設計時CPU的布局，以及通過的電流大小。
封裝
這時的CPU是一塊塊晶圓，它還不能直接被用戶使用，必須將它封入一個陶瓷的或塑料的封殼中，這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了。封裝結構各有不同，但越高級的CPU封裝也越復雜，新的封裝往往能帶來芯片電氣性能和穩(wěn)定性的提升，并能間接地為主頻的提升提供堅實可靠的基礎。
多次測試
測試是一個CPU制造的重要環(huán)節(jié)，也是一塊CPU出廠前必要的考驗。這一步將測試晶圓的電氣性能，以檢查是否出了什么差錯，以及這些差錯出現(xiàn)在哪個步驟(如果可能的話)。接下來，晶圓上的每個CPU核心都將被分開測試。
由于SRAM(靜態(tài)隨機存儲器，CPU中緩存的基本組成)結構復雜、密度高，所以緩存是CPU中容易出問題的部分，對緩存的測試也是CPU測試中的重要部分。
每塊CPU將被進行完全測試，以檢驗其全部功能。某些CPU能夠在較高的頻率下運行，所以被標上了較高的頻率;而有些CPU因為種種原因運行頻率較低，所以被標上了較低的頻率。最后，個別CPU可能存在某些功能上的缺陷，如果問題出在緩存上，制造商仍然可以屏蔽掉它的部分緩存，這意味著這塊CPU依然能夠出售，只是它可能是Celeron等低端產(chǎn)品。
當CPU被放進包裝盒之前，一般還要進行最后一次測試，以確保之前的工作準確無誤。根據(jù)前面確定的最高運行頻率和緩存的不同，它們被放進不同的包裝，銷往世界各地。
cpu性能是怎么樣的
1.主頻
主頻，也就是CPU的時鐘頻率，簡單地說也就是CPU的工作頻率，例如我們常說的P4(奔四)1.8GHz，這個1.8GHz(1800MHz)就是CPU的主頻。一般說來，一個時鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，CPU的速度也就越快。主頻=外頻X倍頻。
此外，需要說明的是AMD的Athlon XP系列處理器其主頻為PR(Performance Rating)值標稱，例如Athlon XP 1700+和1800+。舉例來說，實際運行頻率為1.53GHz的Athlon XP標稱為1800+，而且在系統(tǒng)開機的自檢畫面、Windows系統(tǒng)的系統(tǒng)屬性以及WCPUID等檢測軟件中也都是這樣顯示的。
2.外頻
外頻即CPU的外部時鐘頻率，主板及CPU標準外頻主要有66MHz、100MHz、133MHz幾種。此外主板可調的外頻越多、越高越好，特別是對于超頻者比較有用。
3.倍頻
倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。例如Athlon XP 2000+的CPU，其外頻為133MHz，所以其倍頻為12.5倍。
4.接口
接口指CPU和主板連接的接口。主要有兩類，一類是卡式接口，稱為SLOT，卡式接口的CPU像我們經(jīng)常用的各種擴展卡，例如顯卡、聲卡等一樣是豎立插到主板上的，當然主板上必須有對應SLOT插槽，這種接口的CPU目前已被淘汰。另一類是主流的針腳式接口，稱為Socket，Socket接口的CPU有數(shù)百個針腳，因為針腳數(shù)目不同而稱為Socket370、Socket478、Socket462、Socket423等。
5.緩存
緩存就是指可以進行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，它先于內存與CPU交換數(shù)據(jù)，因此速度極快，所以又被稱為高速緩存。與處理器相關的緩存一般分為兩種——L1緩存，也稱內部緩存;和L2緩存，也稱外部緩存。例如Pentium4“Willamette”內核產(chǎn)品采用了423的針腳架構，具備400MHz的前端總線，擁有256KB全速二級緩存，8KB一級追蹤緩存，SSE2指令集。
內部緩存(L1 Cache)
也就是我們經(jīng)常說的一級高速緩存。在CPU里面內置了高速緩存可以提高CPU的運行效率，內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，L1緩存越大，CPU工作時與存取速度較慢的L2緩存和內存間交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少，相對電腦的運算速度可以提高。不過高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大，L1緩存的容量單位一般為KB。
外部緩存(L2 Cache)
CPU外部的高速緩存，外部緩存成本昂貴，所以Pentium 4 Willamette核心為外部緩存256K，但同樣核心的賽揚4代只有128K。
6.多媒體指令集
為了提高計算機在多媒體、3D圖形方面的應用能力，許多處理器指令集應運而生，其中最著名的三種便是Intel的MMX、SSE/SSE2和AMD的3D NOW!指令集。理論上這些指令對目前流行的圖像處理、浮點運算、3D運算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒體應用起到全面強化的作用。