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      為什么有人說CPU是人造物的巔峰?

      2020-07-20 00:20閱讀(62)

      為什么有人說CPU是人造物的巔峰?:CPU之所以被稱之為人造物的巔峰,是因?yàn)樯a(chǎn)CPU的高端光刻機(jī)是世界上任何一個(gè)國(guó)家無(wú)法單獨(dú)制造出來的,集合了世界上多個(gè)國(guó):-造

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      CPU之所以被稱之為人造物的巔峰,是因?yàn)樯a(chǎn)CPU的高端光刻機(jī)是世界上任何一個(gè)國(guó)家無(wú)法單獨(dú)制造出來的,集合了世界上多個(gè)國(guó)家最先進(jìn)的技術(shù)成果一起制造出來的高端光刻機(jī),其高科技程度可以說完全不似地球產(chǎn)物。

      量產(chǎn)光刻機(jī)生產(chǎn)企業(yè)全球只有三家

      荷蘭的ASML,日本的尼康和佳能是全球量產(chǎn)光刻機(jī)的廠家,其中ASML生產(chǎn)高端光刻機(jī),尼康和佳能主攻低端市場(chǎng)。中國(guó)也已經(jīng)有了自己的光刻機(jī)產(chǎn)品,但是與高端光刻機(jī)差距較大。



      ASML的光刻機(jī)產(chǎn)品由德國(guó)提供機(jī)械工藝,美國(guó)提供光源,德國(guó)蔡司提供鏡頭,歐美技術(shù)支撐為背景,可以說是整個(gè)世界上最先進(jìn)的技術(shù)成果,包括三星,臺(tái)積電,英特爾,中芯國(guó)際等全球大型芯片生產(chǎn)企業(yè)都主要購(gòu)買ASML的產(chǎn)品。

      基本上高端光刻機(jī)市場(chǎng)被ASML壟斷,英特爾為了避免ASML一家獨(dú)大,一直在扶持尼康,尼康在中高端光刻機(jī)市場(chǎng)的份額也在逐漸加大。

      CPU是如何制造出來的呢?

      大家都知道CPU是由沙子為原材料制造出來的,沙子在地球上的資源是非常多的,為什么CPU還賣那么貴呢?



      主要在于生產(chǎn)CPU過程十分復(fù)雜,需要先將沙子提煉成硅,再將硅進(jìn)行處理提純并最終達(dá)到99.9999%的純度,然后制造成單晶硅錠,將其進(jìn)行切割成片,然后進(jìn)行研磨直至達(dá)到無(wú)缺陷的表層,這個(gè)就完成了基本的硅晶片。

      對(duì)硅晶片表層刷光刻膠,使用紫外線對(duì)其進(jìn)行曝光,曝光后進(jìn)行顯影溶膠,使用化學(xué)藥劑按設(shè)計(jì)電路進(jìn)行腐蝕刻,清除多余光刻膠,反復(fù)重復(fù)過程最終得晶體管,將離子注入清楚雜質(zhì),經(jīng)過清理和絕緣處理,開始構(gòu)建各晶體管之間的電路,基本上晶圓完整生產(chǎn)過程大致就是這樣。



      完成后還需要對(duì)晶圓進(jìn)行切割,測(cè)試,裝片和封裝,完成后進(jìn)行測(cè)試,優(yōu)質(zhì)的為高端CPU,劣質(zhì)的為低端CPU,所以市場(chǎng)上高中低端CPU,其實(shí)都是一塊晶圓中生產(chǎn)出來的。

      總的來說,CPU確實(shí)可以稱之為現(xiàn)今人造物的巔峰,但是科技是在不斷發(fā)展之中,也許不久將來會(huì)有新的科技產(chǎn)品超越CPU。

      以上僅個(gè)人淺見,歡迎指正探討,如果你喜歡我的回答,請(qǐng)點(diǎn)贊,謝謝!

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      CPU是不是人造物的巔峰這個(gè)我不知道,我知道的是就目前來說從制造的工藝復(fù)雜度來說,在民用這個(gè)級(jí)別可以說是沒有一個(gè)能夠和CPU的復(fù)雜度能比較了,要說這是民用級(jí)別的造物巔峰是真的一點(diǎn)也不為過。廢話不多說先放幾張圖看看。

      上面這種圖就是在特殊機(jī)器下透視的出來的結(jié)果,可以非常清晰的看見CPU內(nèi)部的層狀結(jié)構(gòu),越往下線寬越窄,越靠近器件層。這可是放大了幾千倍才能看到的結(jié)果,你就想一下,在一個(gè)針尖大小的面積按照現(xiàn)在工藝可以放下3000個(gè)左右的mos管,可想而知這是一種多么復(fù)雜驚人的工藝水準(zhǔn),再來看下截面圖

      以上界面圖是CPU的和訊截面圖,大概有十層,其中最下層為器件層,即是MOSFET晶體管。而這些晶體管基本都是納米級(jí)別的,想一想要在比指甲蓋大的芯片上封裝幾億個(gè)晶體管并且還要將這幾億個(gè)晶體管用銅線連接起來你就想想這是一個(gè)多么可怕的過程。先來看看我們?nèi)祟愂侨绾螌⒆约旱闹腔廴ソ鉀Q這么復(fù)雜的一項(xiàng)工程的。

      CPU制作原理

      按照CPU的制作工作原理,從沙子原料(石英)、硅錠、晶圓、光刻(平版印刷)、蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測(cè)試與切割、核心封裝、等級(jí)測(cè)試、這系列的過程只是一個(gè)大的過程,要是在細(xì)分其中的小工藝整個(gè)工藝過程都在幾百個(gè)。

      1.首先你的要熔煉硅,做成一個(gè)純度達(dá)到99.99999%的硅錠,相當(dāng)于一百萬(wàn)個(gè)硅原子中最多只能摻雜一個(gè)雜質(zhì),然后通過切割的方式會(huì)得到一個(gè)晶圓,也就是單個(gè)硅晶片。

      但是你要看到的是下圖當(dāng)中的硅晶片其中有一個(gè)技術(shù)就是拋光,別說其他的技術(shù)就是這個(gè)拋光技術(shù)世界上也就那么幾個(gè)國(guó)家能夠掌握,其中我國(guó)也不具備。

      2.下面即使光刻膠說白了就是在硅晶片上涂抹一層光刻膠,但是這個(gè)涂抹是非常有技術(shù)的,是非常薄的一層薄膜這個(gè)技術(shù)也是比較難掌握的。

      3.光刻膠層隨后透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下,變得可溶,期間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類似按下機(jī)械相機(jī)快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖案,紫外線透過它照在光刻膠層上,就會(huì)形成微處理器的每一層電路圖案。

      4.使用化學(xué)物質(zhì)溶解掉暴露出來的晶圓部分,而剩下的光刻膠保護(hù)著不應(yīng)該蝕刻的部分。

      5.緊接著就是粒子注入。也就是摻雜制作出PN節(jié)。有了這一步基本上一個(gè)mos管大概樣的樣子就形成了。

      6.。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個(gè)孔洞,并填充銅,以便和其它晶體管互連。

      最終在通過磨平將上面一層的銅層磨掉,一個(gè)真正的mos管就制作成功了。

      7.在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個(gè)孔洞,并填充銅,以便和其它晶體管互連。

      8.然后再把各個(gè)晶體管連接起來,大約500納米。在不同晶體管之間形成復(fù)合互連金屬層,具體布局取決于相應(yīng)處理器所需要的不同功能性。芯片表面看起來異常平滑,但事實(shí)上可能包含復(fù)雜的電路,放大之后可以看到極其復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò),形如未來派的多層高速公路系統(tǒng)。

      以上的步驟只是個(gè)大概的流程,其中一些流程要反復(fù)的光刻和蝕刻,還有線路的連接要反復(fù)的基層互相之間一層一層進(jìn)行連接?梢娺@是一個(gè)多復(fù)雜的過程,可怕的是每個(gè)MOS管都是納米級(jí)別的,小到只能顯微鏡可能才能看見。

      工藝多復(fù)雜

      上面只是涉及到了很小一部分的生產(chǎn)工藝過程,先不說里面的涉及到的制作技術(shù),就說生產(chǎn)制造的設(shè)備光刻機(jī)這個(gè)永久的話題,目前來說靠一個(gè)國(guó)家的力量是難以突破的。AMSL能夠造出這樣的怪物機(jī)器也是集成了多個(gè)國(guó)家的技術(shù)以及各種專利,是好多個(gè)巨頭公司聯(lián)合投資才搞出來的一種頂尖設(shè)備,單靠任何一個(gè)國(guó)家的技術(shù)儲(chǔ)備都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

      就是其中各種幾個(gè)原子層厚度的工藝技術(shù)也不是誰(shuí)都能隨便搞定的。

      因此不論是從工藝的復(fù)雜度和各種制造的復(fù)雜度來說,CPU簡(jiǎn)直就是目前人類在極小制造業(yè)的巔峰之作,也是民用級(jí)別里面的巔峰產(chǎn)物,可以說是目前聚集了人類的各種學(xué)科范疇的頂尖理論研究成果的產(chǎn)物。

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      這種說法主要來自于生產(chǎn)CPU的光刻機(jī)是世界上多個(gè)國(guó)家的產(chǎn)物。生產(chǎn)CPU不難,但是生產(chǎn)CPU的光刻機(jī)很難制造。目前來看,沒有任何一個(gè)國(guó)家能單獨(dú)生產(chǎn)出光刻機(jī)。而且即便是集合了全球多個(gè)國(guó)家的技術(shù)與科技,量產(chǎn)光刻機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)全球也就只有三家。分別是荷蘭的ASML、日本的尼康和佳能。

      縱觀全球所有的產(chǎn)品,到目前為止復(fù)雜程度還沒有能超過光刻機(jī)的產(chǎn)品,而光刻機(jī)僅僅是用于生產(chǎn)CPU。所以,在這種大環(huán)境下,也就有人認(rèn)為目前CPU是人造物的巔峰。因?yàn)閷?shí)在是太難制造了。

      不過除了生產(chǎn)上的困難之外,還有一點(diǎn)就是CPU在我們生活中比較常見。是網(wǎng)絡(luò)世界的一個(gè)基礎(chǔ),也是我們現(xiàn)在數(shù)字化生活的一個(gè)保障。從這點(diǎn)來看,說CPU是人造物的巔峰其實(shí)一點(diǎn)都不為過,畢竟如果沒有CPU,那我們的網(wǎng)絡(luò)世界或許將會(huì)變得非常慘淡。我們現(xiàn)在所接觸的手機(jī)、游戲機(jī)、電腦都不存在。

      所以,我們完全可以理解成正是因?yàn)橛辛薈PU我們才有了現(xiàn)在的生活。而且隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的升級(jí),技術(shù)的不斷完善,我們對(duì)網(wǎng)絡(luò)世界的需求也會(huì)更大。這樣一來,CPU在我們的生活中就會(huì)更加重要,因此說他是巔峰也不為過。

      綜上,這么說的原因在于生產(chǎn)比較難、生活使用率比較高。到目前為止,還沒有什么產(chǎn)品能取代CPU在我們生活中的價(jià)值,所以,說他是目前人造物的巔峰其實(shí)也不為過。但以后或許就不是了,畢竟我們的需求在增加,產(chǎn)品升級(jí)也要跟上節(jié)奏啊。

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      這個(gè)有點(diǎn)武斷了!人類一直在創(chuàng)造巔峰,又在一次次的沖破巔峰。比如最近我國(guó)就利用量子糾纏技術(shù)創(chuàng)造了墨子號(hào),實(shí)現(xiàn)了量子領(lǐng)域的通信,這不是一個(gè)巔峰嗎?就好比前不久谷歌首次發(fā)布量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的量子運(yùn)算規(guī)模,不都是一次次的在沖破巔峰嗎?CPU只能代表一個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物,并不是巔峰。人類沒有巔峰,因?yàn)槿祟愑肋h(yuǎn)都在探索的路上。

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      巔峰是我們共同抗衡的起點(diǎn),所謂翻過這做山,就是我們?cè)谛睦锊珦舻母础?/p>

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      牛逼啥,我一呼一吸之間就把無(wú)數(shù)氧原子碳原子合成為co2分子,我嘚瑟了嗎

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      CPU其實(shí)是個(gè)系統(tǒng)工程,不是單一科技產(chǎn)品,每個(gè)環(huán)節(jié)要求都很高,都有科技含量,你看那個(gè)國(guó)家有能力完全不與人合作作出高質(zhì)量的芯片的?

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      你若能把CPU里面的晶體管拆出來,聽說要擺放幾個(gè)足球場(chǎng)那么大的地方,你細(xì)品。

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      哈哈!每個(gè)人的看法不同!CPU很棒!但人工智能不棒嗎?阿爾法狗應(yīng)該了解吧!它是人工智能的成果之一。

      量子通信和量子計(jì)算機(jī)不棒嗎!雖然還只是實(shí)驗(yàn)階段。

      人造太陽(yáng)!這個(gè)牛逼吧!也就是控核聚變,模擬太陽(yáng)。

      其實(shí)還有很多!只是目前離我們生活還很遠(yuǎn)。

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      下一代芯片是仿生生物芯片,仿生生物芯片基于基因工程,其構(gòu)造為分子級(jí)別。

      內(nèi)部完全是脈沖光信號(hào)。

      由于其基于仿生生物,將會(huì)大規(guī)模使用于人體,生物芯片使得人體結(jié)構(gòu)化,數(shù)據(jù)化。

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