cpu制造工藝如何性能

　　要進(jìn)行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個元器件。它的先進(jìn)與否決定了CPU的性能優(yōu)劣。下面是學(xué)習(xí)啦小編為你整理相關(guān)的內(nèi)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(jìn)行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個元器件。它的先進(jìn)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)體的性質(zhì)，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(jìn)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(jī)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(xì)小的區(qū)域，每個區(qū)域都將成為一個CPU的內(nèi)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(zhì)，紫外線通過印制著CPU復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)圖樣的模板照射硅基片，被紫外線照射的地方光阻物質(zhì)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(dāng)復(fù)雜的過程，每一個遮罩的復(fù)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(shù)。蝕刻技術(shù)把對光的應(yīng)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(xué)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(dǎo)電狀態(tài)，以制造出N井或P井，結(jié)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(zhì)，重復(fù)影印、蝕刻過程，得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結(jié)構(gòu)。重復(fù)多遍，形成一個3D的結(jié)構(gòu)，這才是最終的CPU的核心。每幾層中間都要填上金屬作為導(dǎo)體。Intel的Pentium 4處理器有7層，而AMD的Athlon 64則達(dá)到了9層。層數(shù)決定于設(shè)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(jié)構(gòu)各有不同，但越高級的CPU封裝也越復(fù)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(shí)可靠的基礎(chǔ)。

　　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(jī)存儲器，CPU中緩存的基本組成)結(jié)構(gòu)復(fù)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(jìn)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(yùn)行，所以被標(biāo)上了較高的頻率;而有些CPU因為種種原因運(yùn)行頻率較低，所以被標(biāo)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(dāng)CPU被放進(jìn)包裝盒之前，一般還要進(jìn)行最后一次測試，以確保之前的工作準(zhǔn)確無誤。根據(jù)前面確定的最高運(yùn)行頻率和緩存的不同，它們被放進(jìn)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(biāo)稱，例如Athlon XP 1700+和1800+。舉例來說，實(shí)際運(yùn)行頻率為1.53GHz的Athlon XP標(biāo)稱為1800+，而且在系統(tǒng)開機(jī)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(biāo)準(zhǔn)外頻主要有66MHz、100MHz、133MHz幾種。此外主板可調(diào)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(kuò)展卡，例如顯卡、聲卡等一樣是豎立插到主板上的，當(dāng)然主板上必須有對應(yīng)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(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，它先于內(nèi)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(guān)的緩存一般分為兩種——L1緩存，也稱內(nèi)部緩存;和L2緩存，也稱外部緩存。例如Pentium4“Willamette”內(nèi)核產(chǎn)品采用了423的針腳架構(gòu)，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(nèi)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(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率，內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)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(nèi)存間交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少，相對電腦的運(yùn)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(jié)構(gòu)較復(fù)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(yáng)4代只有128K。

　　6.多媒體指令集

　　為了提高計算機(jī)在多媒體、3D圖形方面的應(yīng)用能力，許多處理器指令集應(yīng)運(yùn)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(diǎn)運(yùn)算、3D運(yùn)算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒體應(yīng)用起到全面強(qiáng)化的作用。