首页 > 科技 > 问答 > 科技经验 > 晶圆为什么是圆的而芯片是方的,可拍出来的照片却都是方的呢

晶圆为什么是圆的而芯片是方的,可拍出来的照片却都是方的呢

来源:整理 时间:2022-05-28 18:53:30 编辑:科技知识 手机版

因为CPU是圆的,而电子线路是直的。这是一个比较完整的芯片设计整体流程。看似简单,但很多流程非常繁琐复杂,需要大量的人力物力成本。尤其是涉及到高端芯片电路设计时,复杂度会呈几何级数增长。文/评论科技芯片是如何制造出来的。这个问题很大很复杂。估计即使是芯片行业的从业者,也不一定能完整准确地解释芯片的设计过程,即使解释了,最终也可能成为晦涩难懂的“专业文章”。对于普通读者来说,就像读天书一样,可读性差。所以本文就给大家简单生动的描述一下,还原一个芯片从无到有的全过程。

什么相机的镜头是圆的,可拍出来的照片却都是方的呢?

这要从照相机的构造说起。照相机的主要构造由这样几个关键部分:1、镜头,2、取景器。3、传感器CMOS、CCD、胶片,4、成像系统。5、其他,由此可见,虽然相机的镜头是圆的,但这部分只是负责进光而已。镜头的镜片都是凸透镜或者凹透镜,用来汇聚光线,必须是原点对称的,而不能是直线对称的,所以镜头要做成圆形,

另外,光学镜片属于精密设备,由于光学镜片的加工工艺所限,镜头一般都是圆形的,至今还没见过方形的。但光进来了,最终是要落在传感器或者胶片上才能固定下来“成像”,而负责固定住光,让它成像的这部分设备(胶片、CMOS、CCD)是长方形的,所以,照片拍出来自然就都是长方形的。不过,这只是传统相机、数码相机的科技发展到今天的成果,

CPU为什么不做成圆的而是方的?

假设有一家芯片设计公司,像题主说的,将CPU不设计成方形而是圆形,结果会怎么样呢?这就等于在晶圆这个大圆里刻下(芯片是光刻成的)许多小圆,效果如下图(为节约时间,我只画出了一部分)。可以看到,CPU与CPU(即小圆与小圆)之间有相当大的空隙,使许多硅片被浪费了,粗略估计大概10%左右吧,浪费还在继续。

由于CPU是圆的,而电子线路是走直线,至于为什么要走直线,因为两点之间,直线最短,两个元件之间用直线连接,不仅可以减小电流消耗(线路变短,电阻变小),还省下空间放置其它电子元件。CPU内走直线的电子线路纵横交错,而且本着最大化利用硅片的原则,于是一片CPU的所有电路会构成一个正方形(如下图),结果,为了设计一片圆圆的CPU,CPU线路(下图中橙色的正方形)四周的硅片又被浪费掉了,这部分的面积大概有30%左右吧。

单颗圆形CPU浪费硅片面积,把这些CPU刻到整片晶圆上,如前文所述,CPU与CPU之间空隙很大,再浪费一次(10%左右),最终得到的浪费效果如下图,图中红色的横竖条就是被浪费的硅片面积,只有白色方格是被利用到的。整个晶圆被浪费掉40%左右,没有对比就没有伤害。当CPU设计成方形时(见下图),CPU与CPU之间只有一条便于切割的缝隙,整片晶圆得到最大化利用,

为什么造芯片是光刻晶圆而不是晶“方”呢?

(1)目前制作半导体集成电路芯片、大规模半导体集成电路芯片、超大规模集成电路芯片,所使用的半导体衬底材料,大多是硅单晶(只有在工作频率特别高的场合下,才使用砷化镓单晶)。这就是晶圆中“晶”字的含义;下面交待晶圆中“圆”字的含义、或者说不叫作晶“方”的原因,(2)自然界中既不存在硅单晶,也不存在单质硅。

集成电路的原材料,要先从石英砂(二氧化硅)做起,①虽然地壳矿物质中,硅元素含量最丰,约28.15%,但几乎全部为二氧化硅和硅酸盐之类的化合物。而且世界上只有挪威和巴西的石英砂(二氧化硅)可以作为制作硅单晶的原始材料,其它地方出产的石英砂全不堪用(因为哪怕只有痕迹量的铁类杂质也是难以摒除的,因而不能采用),

石英砂照片见图1。②高纯二氧化硅经过化学还原反应生成金属级硅,再与氯化氢气体反应生成甲硅烷、三氯氢硅等中间化合物;然后通过化学气相沉积与高纯氢气反应,使超高纯单质硅沉积在多晶硅籽晶棒上,形成多晶硅棒。此时硅的杂质浓度降低到十亿分之一原子以下,是迄今为止世界上纯度最高的人造物质。

文章TAG:晶圆为什么是圆的而芯片是方的晶圆芯片

最近更新

  • 有的商家发顺丰为什么可以发带电池的电子产品,商家竟然发的顺丰快递

    当时我们有一个食品分类组,里面很多商家,直接是厂家,占了店铺的一半。因为马云要动快递、三通一达的奶酪,无法独立生存。只是他被马云牵着鼻子走,结局肯定不好,最惨的是换成马云自建物流。 ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • 安卓系统为什么臃肿,安卓系统每年都说更流畅

    说实话,安卓这几年在系统流畅的线条上下了不少功夫。安卓不会自动清理后台。有的安卓手机厂商优化不了,或者用的人不知道怎么用好。久而久之,手机开始卡顿。熟悉Android系统开发的R ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • 苹果为什么嚣张,美国如此嚣张从哪儿来的底气

    卖猪肉的梁屠夫,告诉我为什么宇宙不是上帝主宰的。为什么现在科学在发展?反而有人认为宇宙是上帝主宰的。普朗克常数h定义的量子是宇宙中最小的粒子,是宇宙中最基本的变化载体。对宇宙真理的 ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • rx480 为什么没有了,rx480都8g显存了

    想象一下,一个花粉进华为手机专卖店,预算4000元买一部手机。推荐荣耀30Pro还是华为P40?华为和荣耀是同级还是上下级,华为和荣耀是什么关系,兄弟还是父子。买华为意味着产品力比 ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • 太阳为什么温度最高,为什么不会融化

    这也是不对的。如果时间拖得足够长,随着太阳物质核聚变的继续,物质元素融合成铁元素,基本停止反应。重的铁元素会落到太阳表面,或者形成一个固体的太阳球体。随着越来越多的铁落下,对底层的 ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • 流量卡为什么好卡,为什么移动的无限流量这么卡

    无线流量限速问题运营商提出的无线流量卡并不是真正的无限流量。你以为便宜的是垃圾物联网卡。这是惯例。我觉得12流量卡都是正规卡,去过无数坑,所以知道这个月租49块钱很贵,但是100g ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • 为什么火星叫火星,那么金星为什么不叫火星

    他实际上是苏联的二号人物。斯大林死后,他一度有可能成为苏联的领袖,但在他春风得意之时,却被昔日的战友处决了。苏联只用了20多年就赶上了美国。那么,你认为苏联的科技是先进还是落后?我 ......

    科技经验 日期:2022-06-08

  • 为什么摩拜单车变少了,摩拜单车为什么这么难骑

    没办法,穷成这样。买二手的,打折的就行。喜欢苹果手机的人有以下几种可能:全新的6800元左右,二手的4000元左右,没有五官的才2000多点。价格差别还是很大的,所以有些人喜欢便宜 ......

    科技经验 日期:2022-06-08