Xem Ngay Top 17 lithography là gì [Tuyệt Vời Nhất]

Khái niệm mà hầu hết người dùng có về bộ xử lý là nó là một phần cứng đơn giản được đặt trên bo mạch chủ và điều đó tạo ra rất nhiều nhiệt. Tuy nhiên, một bộ xử lý được tạo thành từ hàng nghìn phần tử phức tạp, đó là thứ cho phép nó thực hiện các phép toán cần thiết để mọi thứ hoạt động, vì vào cuối ngày mọi thứ mà máy tính thực hiện nhất thiết phải thông qua bộ xử lý, bao gồm những gì được xử lý bởi GPU, đó là lý do tại sao nó cực kỳ quan trọng.

CPU được tạo ra như thế nào

Mặc dù cách thức hoạt động của bộ vi xử lý có vẻ kỳ diệu, nhưng đó là kết quả của nhiều thập kỷ kỹ thuật thông minh. Khi các bóng bán dẫn, các yếu tố mà hầu hết các bộ vi xử lý được tạo ra, được giảm xuống các quy mô cực nhỏ, cách thức sản xuất CPU ngày càng phức tạp.

Photolithography là thứ làm cho CPU trở nên sống động

Chúng ta đã quen với việc thấy những tấm wafer chứa đầy hàng tá chip sau đó được sử dụng trong các bộ vi xử lý, nhưng để đạt được điều đó, bạn phải trải qua một loạt các bước bắt đầu với quang khắc .

Các bóng bán dẫn hiện nay cực kỳ nhỏ đến mức các nhà sản xuất không thể chế tạo chúng bằng các phương pháp thông thường. Mặc dù máy tiện chính xác và thậm chí máy in 3D có thể tạo ra những sáng tạo vô cùng phức tạp, nhưng chúng thường đạt được mức độ chính xác micromet (khoảng ba mươi nghìn inch), nhưng chúng vẫn không phù hợp với quy mô nano mà chúng được tạo ra. chip ngày hôm nay.

Photolithography giải quyết vấn đề này bằng cách loại bỏ nhu cầu di chuyển máy móc phức tạp với độ chính xác cao. Thay vào đó, nó sử dụng ánh sáng để khắc hình ảnh lên chip silicon, như thể nó là một máy chiếu cũ có thể được tìm thấy trong các lớp học của trường học nhưng ngược lại, làm giảm tỷ lệ của mẫu xuống độ chính xác mong muốn.

Do đó, hình ảnh được chiếu lên một tấm wafer silicon được gia công với độ chính xác cực cao trên những máy đặc biệt (những máy nổi tiếng do ASML sản xuất) và trong những điều kiện cực kỳ chặt chẽ, vì bất kỳ hạt bụi nào trên tấm wafer có thể có nghĩa là nó sẽ hoàn toàn hư hỏng . Tấm wafer được phủ trong một vật liệu gọi là photoresist, phản ứng với ánh sáng và phản ứng với nó, để lại một vết khắc trên CPU có thể được lấp đầy bằng đồng hoặc các vật liệu khác để tạo thành các bóng bán dẫn. Sau đó, quá trình này được lặp lại nhiều lần làm tăng kích thước của CPU giống như cách máy in 3D tích tụ các lớp nhựa.

Các vấn đề với quang khắc nano

Không quan trọng nếu bạn có thể làm cho các bóng bán dẫn ngày càng nhỏ hơn nếu bóng bán dẫn không thể hoạt động và công nghệ kích thước nano có rất nhiều vấn đề với vật lý do kích thước. Các bóng bán dẫn được cho là ngăn dòng điện khi chúng tắt, nhưng chúng ngày càng nhỏ đến mức đôi khi các điện tử có thể chạy qua chúng. Đây được gọi là đường hầm lượng tử và nó là một vấn đề rất lớn đối với các kỹ sư silicon.

Khiếm khuyết là một vấn đề khác; ngay cả photolithography cũng có giới hạn về độ chính xác, nó hơi giống với hình ảnh bị mờ từ máy chiếu, không hiển thị hình ảnh rõ ràng như vậy khi nó được phóng to hoặc thu nhỏ. Các nhà máy sản xuất silicon hiện đang cố gắng giảm thiểu hiệu ứng này bằng cách sử dụng công nghệ EUV (ánh sáng cực tím), bước sóng cao hơn nhiều so với con người có thể cảm nhận được, sử dụng tia laser trong buồng chân không. Tuy nhiên, vấn đề này sẽ vẫn tồn tại khi kích thước tiếp tục thu nhỏ.

Đôi khi các khiếm khuyết có thể được giảm thiểu bằng một quy trình gọi là binning: nếu lỗi ảnh hưởng đến lõi CPU, lõi đó sẽ bị vô hiệu hóa và chip được bán như một bộ phận cấp thấp hơn. Trên thực tế, hầu hết các dòng CPU được sản xuất bằng cùng một kiểu máy, nhưng chúng bị vô hiệu hóa lõi do chúng bị lỗi và do đó được bán với giá thấp hơn như một sản phẩm cấp thấp hơn.

Nếu lỗi xảy ra, chẳng hạn như bộ nhớ đệm hoặc một thành phần thiết yếu khác, con chip có thể sẽ phải bị loại bỏ, dẫn đến hiệu suất sản xuất thấp hơn và do đó giá cao hơn. Các nút quy trình hiện tại, chẳng hạn như 7 và thậm chí 10 nanomet, có tốc độ thông lượng cao hơn các nút 5 nm và do đó điều ngược lại là đúng, giá của chúng thấp hơn.

Đóng gói, điều cần thiết trong quá trình sản xuất CPU như thế nào

Theo quy trình sản xuất CPU như thế nào, một khi chúng ta đã có chip sẵn sàng, chúng cần được đóng gói để sử dụng cho người tiêu dùng, và điều này không chỉ đơn giản là đặt chúng vào một chiếc hộp với một ít Styrofoam. Khi một CPU hoàn thành, nó vẫn vô dụng trừ khi nó có thể được kết nối với phần còn lại của hệ thống, do đó, quá trình “đóng gói” hoặc “đóng gói” đề cập đến phương pháp mà ma trận silicon mỏng manh (khuôn) được gắn vào PCB mà hầu hết mọi người nghĩ đến là CPU.

Quá trình này đòi hỏi rất nhiều chính xác, nhưng rõ ràng là không nhiều như các bước trước đó. Ma trận CPU được gắn trên một bảng silicon và các kết nối điện chạy trên tất cả các chân tiếp xúc với ổ cắm của bo mạch chủ. Các CPU hiện đại có thể có hàng nghìn chân cắm, chẳng hạn như AMD Bộ xử lý Threadripper có 4096 trong số chúng.

Vì CPU tạo ra rất nhiều nhiệt và cũng phải bảo vệ tính toàn vẹn của nó ở phía bên kia, một bộ tản nhiệt tích hợp hoặc IHS tiếng Anh được gắn trên đầu trang. Điều này giúp tiếp xúc với ma trận và truyền nhiệt ra khỏi ma trận, sau đó chúng tôi làm mát bằng cách sử dụng bộ làm mát CPU. Đối với một số người đam mê, keo tản nhiệt được sử dụng để tạo kết nối này không đủ tốt, điều này khiến một số người quyết định thực hiện quá trình chuyển sang bộ xử lý.

Sau khi mọi thứ được lắp ráp, giờ đây nó có thể được đóng gói vào các hộp thực tế, sẵn sàng lên kệ hàng và gắn trên máy tính của chúng tôi. Bây giờ bạn đã biết CPU được tạo ra như thế nào và sự phức tạp của việc tạo ra nó, thật ngạc nhiên khi hầu hết các CPU hiện đại chỉ có giá vài trăm đô la, phải không?

Top 17 lithography là gì viết bởi Cosy