CPU가 작동하는 방식은 마술처럼 보일지 모르지만수십 년의 영리한 공학의 결과. 마이크로 칩의 빌딩 블록 인 트랜지스터가 미세한 스케일로 축소됨에 따라 트랜지스터의 생산 방식이 더욱 복잡해졌습니다.
포토 리소그래피
트랜지스터는 이제 너무 작아서제조업체는 일반적인 방법으로는 만들 수 없습니다. 정밀 선반 및 3D 프린터조차도 엄청나게 복잡한 제작을 할 수 있지만, 일반적으로 마이크로 미터 수준의 정밀도 (약 1/3 인치)이며 최고 수준의 오늘날 칩이 만들어지는 나노 미터 스케일에는 적합하지 않습니다.
사진 석판 술은 제거하여이 문제를 해결합니다복잡한 기계를 매우 정확하게 움직일 필요가 있습니다. 대신 빛을 사용하여 교실에서 볼 수있는 빈티지 오버 헤드 프로젝터와 같이 칩에 이미지를 에칭하지만 반대로 스텐실을 원하는 정밀도로 축소합니다.
이미지는 실리콘 웨이퍼에 투사됩니다.웨이퍼에 먼지 하나만 있으면 수천 달러를 잃을 수 있기 때문에 통제 된 실험실에서 매우 높은 정밀도로 가공됩니다. 웨이퍼는 포토 레지스트 (photoresist) 라 불리는 물질로 코팅되는데, 이는 빛에 반응하고 세척되어 구리로 채워지거나 도핑되어 트랜지스터를 형성 할 수있는 CPU의 에칭을 남긴다. 그런 다음이 과정을 여러 번 반복하여 3D 프린터가 플라스틱 층을 쌓는 것처럼 CPU를 구축합니다.
나노 스케일 포토 리소그래피의 문제점
트랜지스터를 만들 수 있는지 여부는 중요하지 않습니다.실제로 작동하지 않으면 더 작고 나노 기술은 물리학에 많은 문제를 겪습니다. 트랜지스터는 꺼져있을 때 전기의 흐름을 막아야하지만 전자가이를 통해 직접 흐를 수있을 정도로 작아지고 있습니다. 이를 양자 터널링이라고하며 실리콘 엔지니어에게는 큰 문제입니다.
결함은 또 다른 문제입니다. 포토 리소그래피조차도 그 정밀도에 한계가 있습니다. 프로젝터의 흐릿한 이미지와 유사합니다. 폭파되거나 줄었을 때 명확하지 않습니다. 현재, 파운드리는 진공 챔버에서 레이저를 사용하여 사람이 인식 할 수있는 것보다 훨씬 높은 파장 인 "극단적"자외선을 사용하여이 효과를 완화하려고합니다. 그러나 크기가 작아지면 문제가 지속됩니다.
프로세스를 통해 결함을 완화 할 수 있음비닝 (binning)-결함이 CPU 코어에 닿으면 해당 코어가 비활성화되고 칩은 하단부 부품으로 판매됩니다. 실제로, 대부분의 CPU 라인업은 동일한 청사진을 사용하여 제조되지만 코어가 비활성화되어 더 낮은 가격에 판매됩니다. 결함이 캐시 또는 다른 필수 구성 요소에 부딪 치면 해당 칩을 버려야하므로 수율이 낮아지고 가격이 비쌉니다. 7nm 및 10nm와 같은 최신 프로세스 노드는 결함률이 높으며 결과적으로 더 비쌉니다.
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그것을 포장
소비자 용으로 CPU를 패키징하는 것 이상스티로폼이있는 상자에 넣는 것뿐입니다. CPU가 완료되면 나머지 시스템에 연결할 수 없으면 CPU는 여전히 쓸모가 없습니다. "패키징"프로세스는 섬세한 실리콘 다이가 대부분의 사람들이 "CPU"로 생각하는 PCB에 부착되는 방법을 말합니다.
이 과정에는 많은 정밀도가 필요하지만 그렇지는 않습니다.이전 단계만큼. CPU 다이는 실리콘 보드에 장착되며 전기 연결은 마더 보드와 접촉하는 모든 핀에 연결됩니다. 최신 CPU에는 수천 개의 핀이 있으며 고급 AMD Threadripper에는 4094 개가 있습니다.
CPU가 많은 열을 발생 시키므로"통합 히트 스프레더"가 상단에 장착되어 있습니다. 이는 다이와 접촉하여 상단에 장착 된 냉각기로 열을 전달합니다. 일부 애호가에게는이 연결을 만드는 데 사용되는 열 페이스트가 충분하지 않아서 사람들이 더 우수한 솔루션을 적용하기 위해 프로세서를 정리하는 결과를 낳습니다.
모두 합치면 포장 가능선반에 부딪 히고 미래의 컴퓨터에 슬롯을 넣을 준비가되어있는 실제 상자에 넣습니다. 제조가 얼마나 복잡한 지에 따라 대부분의 CPU가 수백 달러에 불과하다는 것은 놀라운 일입니다.
CPU 제작 방법에 대한 더 많은 기술 정보가 궁금하다면 Wikichip의 리소그래피 프로세스 및 마이크로 아키텍처에 대한 설명을 확인하십시오.
