计算机硬件-CPU
前言
文章将介绍 DIE 的诞生过程,同时引入几个问题,多DIE与多core两个方案的对比 ,还介绍了DIE的良率影响因素
制造过程
制造过程主要让大家知道知道CPU 中 DIE 的过程,中间难免有部分略过的细节 , 有兴趣的同学参考参考资料章节。文中图片主要来自参考文章 ,非原创, 侵删
步骤一 : 沙子
步骤二 : 熔融硅
步骤三 : 单晶硅锭
步骤四 : 切片和切丁
步骤五 : 晶圆
步骤六 : 应用光刻胶
步骤七 : 暴露芯片
光刻胶涂层暴露在紫外线 (UV) 光下。该工艺步骤引发的化学反应类似于您按下快门按钮时胶片相机中的胶片材料所发生的反应。暴露在紫外线下的光刻胶表面会变得可溶。在此工艺步骤中,使用像模板一样的掩模来完成曝光。当与紫外线一起使用时,掩模会在微处理器的每一层上创建各种电路图案。镜头(中间)缩小了蒙版的图像。因此,印刷在晶圆上的线性通常比掩模图案小四倍。
步骤八 : 暴露
步骤九 : 洗掉光刻胶
步骤十 : 蚀刻芯片
经过好多步骤
后面的步骤就是形成电路的过程 , 这一块略过 ,(哈哈~主要是自己懒 ,不想搬运图片了) , 最终会形成如下 :
晶圆切片
剔除晶圆中有缺陷的DIE
独立的DIE
这是在上一步(切片)中切出的单个模具。此处显示的芯片是 Intel Core i7 处理器的芯片。
包装
基板、芯片和散热器放在一起形成一个完整的处理器。绿色基板为处理器构建了电气和机械接口,以便与 PC 系统的其余部分进行交互。银色散热器是一个热界面,将在其中放置冷却解决方案。这将使处理器在运行期间保持凉爽。
包装之后后面会进行CPU 的测试 , 这里就不再详细阐述了.
DIE 相关知识
CPU 和 CORE DIE 的关系
(物理)处理器内核(CORE)是一个独立的执行单元,可以与其他内核并行运行一个程序线程。
处理器芯片(DIE)是一块连续的半导体材料(通常是硅)。一个芯片可以包含任意数量的内核。英特尔产品线最多可提供 15 个。处理器芯片是构成 CPU 的晶体管实际所在的地方。
例如,双核处理器是一种处理器封装,内部有两个物理内核。它可以在一个模具或两个模具上。通常,第一代多核处理器在单个封装上使用多个芯片,而现代设计将它们放在同一个芯片上,这提供了能够共享芯片缓存等优势。
我们也可以从上面的图片中看出 DIE 不仅包括 CORE , 还有其他东西, 共同组成了 DIE
DIE 的良率影响因素
CPU制程不变的情况下,堆砌内核必定造成CPU核心Die尺寸的增大,而其对于产品的良率有极大的影响。产品的良率影响到产品的价格,谁也不想看到自己的钱包缩水。
我们都知道DIE来自于wafer ,假如在相同的 wafer下, die 越小那么可以知道 wafer 的利用率就越高,同时越小良率会更高。
该图中黑色斑点即为不良品。
也就是说只要我的DIE 做的足够小那么良率就更高。
引出思考
多核 CPU 和多个 CPU 有何区别?
相当于一个是只有少数或是一个DIE ,但是里面的CORE数量多, 但是另外一个是多个DIE,但是里面的CORE 少,这样后者就可以利用堆DIE来等同于前者的性能。
两者的区别在 : 多核CPU性能最好,但成本最高 ; 多CPU成本小,但是性能相对较差。 详见分析见 : 多核 CPU 和多个 CPU 有何区别?
其他
CPU 制程
原文链接:https://blog.csdn.net/shizheng_Li/article/details/89672701
7nm工艺指的是cpu的制作工艺。深入来讲,cpu集成了亿级的晶体管,这种晶体管是由三个极组成的,其中一个叫做栅极,这里的7nm指的就是晶体管中栅极的宽度,学名叫做栅长。纳米数越小,比如从10nm到 7nm,同样的cpu上就可以集成更多的晶体管。目前,各大厂商目前只有台积电一家能够量产。