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CPU制造工艺

　　CPU“制作工艺”指得是在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以纳米（以前用微米）来表示，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的 集成度。 　　制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展，密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。 微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进。芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、80纳米、65纳米，45纳米,一直发展到目前最新的32纳米，而22纳米将是下一代CPU的发展目标。

GPU制造工艺

　　显卡的制造工艺实际上就是指显示核心的制程，它指的是晶体管 门电路的尺寸，现阶段主要以纳米（nm）为单位。显示芯片的制造工艺与CPU一样，也是用微米来衡量其加工精度的。制造工艺的提高，意味着显示芯片的体积将更小、集成度更高，可以容纳更多的晶体管。 　　和 中央处理器一样， 显示卡的核心芯片，也是在 硅晶片上制成的。微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，显示芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米、90纳米、80纳米、65纳米、55纳米一直发展到目前的40纳米制程。未来30纳米制程也将是GPU制程第一次超越 CPU制程。

（1） 硅提纯

　　生产CPU与GPU等芯片的材料是半导体，现阶段主要的材料是硅Si，这是一种非金属元素，从化学的角度来看，由于它处于 元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界处，所以具有半导体的性质，适合于制造各种微小的晶体管，是目前最适宜于制造现代 大规模集成电路的材料之一。 　　在硅提纯的过程中，原材料硅将被熔化，并放进一个巨大的石英熔炉。这时向熔炉里放入一颗 晶种，以便硅晶体围着这颗晶种生长，直到形成一个几近完美的 单晶硅。以往的 硅锭的直径大都是200毫米，而CPU或GPU厂商正在增加300毫米晶圆的生产。

（2）切割晶圆

　　硅锭造出来了，并被整型成一个完美的圆柱体，接下来将被切割成片状，称为晶圆。晶圆才被真正用于CPU与GPU的制造。所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片，并将其划分成多个细小的区域，每个区域都将成为一个处理器的内核(Die)。一般来说，晶圆切得越薄，相同量的硅材料能够制造的处理器成品就越多。

（3）影印（Photolithography）

　　在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(Photoresist)物质，紫外线通过印制着处理器复杂电路结构图样的模板照射硅基片，被紫外线照射的地方光阻物质溶解。而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰，必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程，每一个遮罩的复杂程度得用10GB数据来描述。

（4）蚀刻(Etching)

　　这是CPU与GPU生产过程中重要操作，也是处理器工业中的重头技术。 蚀刻技术把对光的应用推向了极限。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上，使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩，使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜，以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。 　　然后，曝光的硅将被原子轰击，使得暴露的硅基片局部掺杂，从而改变这些区域的导电状态，以制造出N井或P井，结合上面制造的基片，处理器的门电路就完成了。

（5）重复、分层

　　为加工新的一层电路，再次生长硅氧化物，然后沉积一层 多晶硅，涂敷光阻物质，重复影印、蚀刻过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍，形成一个3D的结构，这才是最终的CPU与GPU的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。

（6）封装

　　这时的CPU或GPU是一块块晶圆，它还不能直接被用户使用，必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同，但越高级的处理器封装也越复杂，新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升，并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

（7）多次测试

　　测试是一个处理器制造的重要环节，也是一块处理器出厂前必要的考验。这一步将测试晶圆的电气性能，以检查是否出了什么差错，以及这些差错出现在哪个步骤（如果可能的话）。 　　当CPU或GPU被放进包装盒之前，一般还要进行最后一次测试，以确保之前的工作准确无误。根据前面测试而确定的处理器的体质不同，它们被放进不同的包装，销往世界各地。

　　更先进的制造工艺会在CPU与GPU内部集成更多的晶体管，使处理器实现更多的功能和更高的性能；更先进的制造工艺会使处理器的核心面积进一步减小，也就是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的CPU与GPU产品，直接降低了CPU与GPU的产品成本，从而最终会降低CPU与GPU的销售价格使广大消费者得利；更先进的制造工艺还会减少处理器的功耗，从而减少其发热量，解决处理器性能提升的障碍.....处理器自身的发展历史也充分的说明了这一点，先进的制造工艺使CPU的性能和功能一直增强，成本得到有效控制。