vdesin nga CPU-të

Ndërsa mënyra sesi funksionojnë CPU-të mund të duket si magji, është rezultat i dekadave të një inxhinierie të zgjuar. Ndërsa transistorët - blloqet e ndërtimit të çdo mikrocipi - zvogëlohen në peshore mikroskopike, mënyra se si ato prodhohen rritet gjithnjë e më e komplikuar.

fotolitografie

projektor në klasë

Tranzistorët tani janë aq të pamundur sa prodhuesit nuk mund t'i ndërtojnë duke përdorur metoda normale. Ndërsa torno precize dhe madje edhe printerët 3D mund të bëjnë krijime tepër të ndërlikuara, ato zakonisht dalin në nivele mikrometri precize (kjo është rreth një tridhjetë mijë e një inç) dhe nuk janë të përshtatshme për shkallët nanometër në të cilat janë ndërtuar patate të skuqura sot.

Fotolitografia e zgjidh këtë çështje duke hequr nevojën për të lëvizur makineritë e ndërlikuara shumë saktësisht. Përkundrazi, ajo përdor dritë për të ngjitur një imazh mbi çipin - si një projektues të cilësisë së mirë që mund të gjesh në klasa, por në të kundërt, duke e zvogëluar stencilin poshtë në saktësinë e dëshiruar.

Imazhi është parashikuar në një shportë silikoni, e cila është përpunuar me precizion shumë të lartë në laboratorët e kontrolluar, pasi çdo spec i vetëm i pluhurit në meshë mund të nënkuptojë humbjen e mijëra dollarëve. Dafina është e veshur me një material të quajtur fotoresist, i cili i përgjigjet dritës dhe lahet, duke lënë një gravurë të CPU-së që mund të mbushet me bakër ose dopjohet për të formuar transistorë. Ky proces përsëritet më pas shumë herë, ndërtimi i CPU-së shumë si një printer 3D do të ndërtonte shtresa plastike.

Theështjet me fotolitografinë nano-shkallë

diagrami i defekteve të meshës silikoni

Nuk ka rëndësi nëse mund t'i bëni transistorët më të vegjël nëse ato nuk funksionojnë, dhe teknologjia nano-shkallë shkon në shumë çështje me fizikën. Tranzistorët supozohet të ndalojnë rrjedhën e energjisë elektrike kur ato janë jashtë, por ato janë duke u bërë aq të vogla sa që elektronet mund të rrjedhin drejt tyre. Kjo quhet tunele kuantike dhe është një problem masiv për inxhinierët e silikonit.

Defektet janë një problem tjetër. Edhe fotolitografia ka një kapak në saktësinë e saj. Shtë analoge me një imazh të paqartë nga projektori; nuk është aq e qartë kur fryhet ose zvogëlohet. Aktualisht, shkritoret janë duke u përpjekur të zbusin këtë efekt duke përdorur dritën ultraviolet "ekstreme", një gjatësi vale shumë më të lartë se sa njerëzit mund ta perceptojnë, duke përdorur lazer në një dhomë vakumi. Por problemi do të vazhdojë pasi madhësia të bëhet më e vogël.

Defektet nganjëherë mund të lehtësohen me një proces të quajtur binning - nëse defekti godet një bërthamë të CPU-së, ai thelb është i paaftë dhe çipi shitet si një pjesë fundore. Në fakt, shumica e formave të CPU-ve prodhohen duke përdorur të njëjtin plan, por kanë bërthamë të paafta dhe të shitura me një çmim më të ulët. Nëse defekti godet cache ose një përbërës tjetër thelbësor, ai çip mund të duhet të hidhet jashtë, duke rezultuar në një rendiment më të ulët dhe çmime më të shtrenjta. Nyjet më të reja të procesit, si 7nm dhe 10nm, do të kenë shkallë më të lartë defektesh dhe do të jenë më të shtrenjta si rezultat.

LIDHURA: Meanfarë do të thotë "7nm" dhe "10nm" për CPU-të, dhe pse ato kanë rëndësi?

Paketimi i tij Up

CPU u nda në pjesë të ndryshme

Paketimi i CPU-së për përdorim të konsumatorit është më shumë sesa thjesht ta vendosni atë në një kuti me pak polimer. Kur një CPU ka mbaruar, është akoma e padobishme nëse nuk mund të lidhet me pjesën tjetër të sistemit. Procesi i "paketimit" i referohet metodës kur vdes delikate silikoni është bashkangjitur në PCB që shumica e njerëzve mendojnë si "CPU".

Ky proces kërkon shumë precizitet, por jo aq sa hapat e mëparshëm. Vdes CPU është montuar në një bord silikoni, dhe lidhjet elektrike janë drejtuar në të gjitha kunjat që bëjnë kontakt me motherboard. CPU-të moderne mund të kenë mijëra kunja, me AMD Threadripper të fundme që ka 4094 prej tyre.

Meqenëse CPU prodhon shumë nxehtësi, dhe gjithashtu duhet të mbrohet nga përpara, një "shpërndarës i integruar i nxehtësisë" është montuar në majë. Kjo bën kontakt me vdesin dhe transferon nxehtësinë në një ftohës që është montuar në majë. Për disa entuziastë, paste termike e përdorur për të bërë këtë lidhje nuk është mjaft e mirë, gjë që rezulton që njerëzit të zhgënjejnë përpunuesit e tyre të aplikojnë një zgjidhje më premium.

Sapo të jenë bashkuar të gjitha, mund të paketohen në kuti aktuale, të gatshme për të goditur raftet dhe për tu futur në kompjuterin tuaj të ardhshëm. Me sa komplekse është prodhimi, është çudi që CPU-të janë vetëm disa qindra dollarë.

Nëse jeni kurioz të mësoni edhe më shumë informacione teknike mbi mënyrën e bërjes së CPU-ve, shikoni shpjegimet e Wikichip-it për proceset e litografisë dhe mikroarkitekturave.