CPU가 작동하는 방식은 마술처럼 보일 수 있지만 수십 년에 걸친 영리한 엔지니어링의 결과입니다. 마이크로 칩의 구성 요소 인 트랜지스터가 미세한 크기로 축소됨에 따라 생산 방식이 더욱 복잡해집니다.
포토 리소그래피
트랜지스터는 이제 너무 작아서 제조업체가 일반적인 방법으로 트랜지스터를 만들 수 없습니다. 정밀 선반 및 심지어 3D 프린터 엄청나게 복잡한 창작물을 만들 수 있습니다. 일반적으로 마이크로 미터 수준의 정밀도 (약 3 만분의 1 인치)를 초과하며 오늘날의 칩이 제작되는 나노 미터 규모에 적합하지 않습니다.
포토 리소그래피는 복잡한 기계를 매우 정밀하게 이동할 필요를 제거하여이 문제를 해결합니다. 대신 빛을 사용하여 이미지를 칩에 에칭합니다. 마치 교실에서 볼 수있는 빈티지 오버 헤드 프로젝터처럼, 반대로 스텐실을 원하는 정밀도로 축소합니다.
이 이미지는 통제 된 실험실에서 매우 높은 정밀도로 가공 된 실리콘 웨이퍼에 투사됩니다. 웨이퍼에 묻은 먼지 하나라도 수천 달러를 잃을 수 있기 때문입니다. 웨이퍼는 빛에 반응하여 씻어내는 포토 레지스트라는 물질로 코팅되어 구리 또는 구리로 채워질 수있는 CPU 에칭을 남깁니다. 도핑 트랜지스터를 형성합니다. 그런 다음이 프로세스를 여러 번 반복하여 CPU를 3D 프린터 플라스틱 층을 쌓을 것입니다.
나노 스케일 포토 리소그래피의 문제점
실제로 작동하지 않으면 트랜지스터를 더 작게 만들 수 있는지 여부는 중요하지 않으며 나노 스케일 기술은 물리학에 많은 문제를 겪습니다. 트랜지스터는 꺼져있을 때 전기의 흐름을 막아야하지만 너무 작아 져서 전자가 바로 흐를 수 있습니다. 이것은 ... 불리운다 양자 터널링 실리콘 엔지니어에게는 엄청난 문제입니다.
결함은 또 다른 문제입니다. 포토 리소그래피조차도 정밀도에 한계가 있습니다. 프로젝터의 흐릿한 이미지와 유사합니다. 부풀 리거나 줄어들었을 때 그다지 명확하지 않습니다. 현재 파운드리는 다음을 사용하여이 효과를 완화하려고합니다. "극단적 인"자외선 , 진공 챔버에서 레이저를 사용하여 인간이 인식 할 수있는 것보다 훨씬 더 높은 파장입니다. 그러나 크기가 작아지면 문제가 지속됩니다.
때때로 비닝이라는 프로세스를 통해 결함을 완화 할 수 있습니다. 결함이 CPU 코어에 닿으면 해당 코어가 비활성화되고 칩이 하단 부품으로 판매됩니다. 실제로 대부분의 CPU 라인업은 동일한 청사진을 사용하여 제조되지만 코어가 비활성화되어 더 저렴한 가격으로 판매됩니다. 결함이 캐시 또는 다른 필수 구성 요소에 닿으면 해당 칩을 폐기해야 할 수 있으므로 수율이 낮아지고 가격이 더 비쌉니다. 다음과 같은 최신 프로세스 노드 7nm 및 10nm , 결함률이 더 높고 결과적으로 더 비쌉니다.
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포장하기
소비자 용으로 CPU를 포장하는 것은 스티로폼과 함께 상자에 넣는 것 이상입니다. CPU가 끝나면 나머지 시스템에 연결할 수 없으면 여전히 쓸모가 없습니다. "패키징"프로세스는 대부분의 사람들이 "CPU"라고 생각하는 PCB에 섬세한 실리콘 다이를 부착하는 방법을 말합니다.
이 프로세스에는 많은 정밀도가 필요하지만 이전 단계 만큼은 아닙니다. CPU 다이는 실리콘 보드에 장착되고 마더 보드와 접촉하는 모든 핀에 전기 연결이 실행됩니다. 최신 CPU에는 수천 개의 핀이있을 수 있으며, 하이 엔드 AMD Threadripper에는 4094 개의 핀이 있습니다.
CPU는 많은 열을 발생하고 전면에서도 보호해야하므로 "통합 열 분산기"가 상단에 장착됩니다. 이것은 다이와 접촉하여 상단에 장착 된 냉각기로 열을 전달합니다. 일부 애호가에게는이 연결을 만드는 데 사용 된 열 페이스트가 충분하지 않아 프로세서 삭제 더 프리미엄 솔루션을 적용합니다.
모두 모아 놓으면 실제 상자에 포장하여 선반에 놓고 미래의 컴퓨터에 넣을 수 있습니다. 제조가 얼마나 복잡하기 때문에 대부분의 CPU가 수백 달러에 불과한 것은 놀라운 일입니다.
CPU가 어떻게 만들어 지는지에 대한 더 많은 기술 정보를 알고 싶다면 Wikichip의 설명을 확인하십시오. 리소그래피 프로세스 과 마이크로 아키텍처 .
