電腦cpu是什么架構
電腦cpu是什么架構
CPU是電腦的重要組成部分，是不可缺少的角色。下面是學習啦小編帶來的關于電腦cpu是什么架構的內容，歡迎閱讀!
電腦cpu是什么架構：
電腦的CPU是一塊完整的新品，包含運算器和控制器兩大部分。
CPU:
中央處理器(CPU，Central Processing Unit)是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺計算機的運算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。
中央處理器主要包括運算器(算術邏輯運算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit)和高速緩沖存儲器(Cache)及實現它們之間聯(lián)系的數據(Data)、控制及狀態(tài)的總線(Bus)。它與內部存儲器(Memory)和輸入/輸出(I/O)設備合稱為電子計算機三大核心部件。
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隨著生產工藝的進步，CPU應該是越做越小?可為什么現在CPU好像尺寸并沒有減少多少，那么是什么原因呢?實際上CPU廠商很希望把CPU的集成度進一步提高，同樣也需要把CPU做得更小，但是因為現在的生產工藝還達不到這個要求。生產工藝這4個字到底包含些什么內容呢，這其中有多少高精尖技術的匯聚，CPU生產廠商是如何應對的呢?下文將根據上面CPU制造的7個步驟展開敘述，讓我們一起了解當今不斷進步的CPU生產工藝。
(1)晶圓尺寸硅晶圓尺寸是在半導體生產過程中硅晶圓使用的直徑值。硅晶圓尺寸越大越好，因為這樣每塊晶圓能生產更多的芯片。比如，同樣使用0.13微米的制程在200mm的晶圓上可以生產大約179個處理器核心，而使用300mm的晶圓可以制造大約427個處理器核心，300mm直徑的晶圓的面積是200mm直徑晶圓的2.25倍，出產的處理器個數卻是后者的2.385倍，并且300mm晶圓實際的成本并不會比200mm晶圓來得高多少，因此這種成倍的生產率提高顯然是所有芯片生產商所喜歡的。然而，硅晶圓具有的一個特性卻限制了生產商隨意增加硅晶圓的尺寸，那就是在晶圓生產過程中，離晶圓中心越遠就越容易出現壞點。
因此從硅晶圓中心向外擴展，壞點數呈上升趨勢，這樣我們就無法隨心所欲地增大晶圓尺寸。總的來說，一套特定的硅晶圓生產設備所能生產的硅晶圓尺寸是固定的，如果對原設備進行改造來生產新尺寸的硅晶圓的話，花費的資金是相當驚人的，這些費用幾乎可以建造一個新的生產工廠。不過半導體生產商們也總是盡最大努力控制晶圓上壞點的數量，生產更大尺寸的晶圓，比如8086 CPU制造時最初所使用的晶圓尺寸是50mm，生產Pentium 4時使用200mm的硅晶圓，而Intel新一代Pentium 4 Prescott則使用300mm尺寸硅晶圓生產。300mm晶圓被主要使用在90納米以及65納米的芯片制造上。
(2)蝕刻尺寸蝕刻尺寸是制造設備在一個硅晶圓上所能蝕刻的一個最小尺寸，是CPU核心制造的關鍵技術參數。在制造工藝相同時，晶體管越多處理器內核尺寸就越大，一塊硅晶圓所能生產的芯片的數量就越少，每顆CPU的成本就要隨之提高。反之，如果更先進的制造工藝，意味著所能蝕刻的尺寸越小，一塊晶圓所能生產的芯片就越多，成本也就隨之降低。比如8086的蝕刻尺寸為3μm，Pentium的蝕刻尺寸是0.90μm，而Pentium 4的蝕刻尺寸當前是0.09μm(90納米)。目前Intel的300mm尺寸硅晶圓廠可以做到0.065μm(65納米)的蝕刻尺寸。
此外，每一款CPU在研發(fā)完畢時其內核架構就已經固定了，后期并不能對核心邏輯再作過大的修改。因此，隨著頻率的提升，它所產生的熱量也隨之提高，而更先進的蝕刻技術另一個重要優(yōu)點就是可以減小晶體管間電阻，讓CPU所需的電壓降低，從而使驅動它們所需要的功率也大幅度減小。所以我們看到每一款新CPU核心，其電壓較前一代產品都有相應降低，又由于很多因素的抵消，這種下降趨勢并不明顯。我們前面提到了蝕刻這個過程是由光完成的，所以用于蝕刻的光的波長就是該技術提升的關鍵。目前在CPU制造中主要是采用2489埃和1930埃(1埃=0.1納米)波長的氪/氟紫外線，1930埃的波長用在芯片的關鍵點上，主要應用于0.18微米和0.13微米制程中，而目前Intel是最新的90納米制程則采用了波長更短的1930埃的氬/氟紫外線。以上兩點就是CPU制造工藝中的兩個因素決定，也是基礎的生產工藝。
這里有些問題要說明一下。Intel是全球制造技術最先進且擁有工廠最多的公司(Intel有10家以上的工廠做CPU)，它掌握的技術也相當多，后面有詳細敘述。AMD和Intel相比則是一家小公司，加上新工廠Fab36，它有3家左右的CPU制造工廠。同時AMD沒有能力自己研發(fā)很多新技術，它主要是通過戰(zhàn)略合作關系獲取技術。在0.25微米制程上，AMD和Intel在技術上處于同一水平，不過在向0.18微米轉移時落在了后面。在感覺無法獨自趕上Intel之后，AMD和摩托羅拉建立了戰(zhàn)略合作伙伴關系。摩托羅拉擁有很多先進的電子制造技術，用于Apple電腦PowerPC的芯片HiPerMOS7(HiP7)就是他們完成的;AMD在獲得授權后一下子就擁有了很多新技術，其中部分技術甚至比Intel的0.13微米技術還要好。
現在AMD選擇了IBM來共同開發(fā)65納米和45納米制造技術。它選擇的這些都是相當有前景的合作伙伴，特別是IBM，一直作為業(yè)界的技術領袖，它是第一個使用銅互連、第一個使用低K值介電物質、第一個使用SOI等技術的公司。AMD獲得的大多數技術很先進，而且對生產設備的要求不高，生產成本控制的很低，這也是AMD的優(yōu)勢。圖為AMD的新工廠Fab36中采用的APM 3.0 (Automated Precision Manufacturing)技術，可進一步實現制造的自動化，效率化。同時AMD還建造了自己的無塵實驗室。
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