如何用硅片自制cpu
自制成本远远超过购买成本,不是为了兴趣不应该自制,成本以百万计,耗时数年。自己设计cpu不可能,需自行设计程序将显微镜下拍到的商品cpu图像转化为一定格式的图纸储存在电脑中(类似文字识别的原理),找公司定制超精密零件组装成必要设备(特别有研磨机,磨去一层电路显露出下一层电路结构),但这些设备很小,不同于厂家用的设备,只能对硅片上很小的一块区域进行加工,加工完后通过计算机软件控制移动到下一块区域并自动对齐,再加工。效率极低,花费百万多年时间才能做出一块cpu,但平时只需进行少量人工操作即可,绝大多数时间设备自行运转。


DIY高手来!谁会自制CPU水冷散热器?
自己DIY水冷很容易出现漏液,凝结等不良现象,一旦发生机器就完了。最好还是不要搞DIY水冷,毕竟机器比这个水冷散热器更值钱。如果要上水冷的话,最好购买名牌厂商套件,比较保险。
中国能自己制造电脑CPU吗?
可以,但没有X86的架构,所以不支持win系统,只能运行Linux,民用性很差,主要是商用或者超级计算机用。
目前有基于PS兼容架构的“龙芯”,区别于X86架构虽然主频不高,但部分性能强劲,单方面属于顶级CPU。流片太少,单片成本太贵,基本上形容一下就是I5的性能,I7的价格。
申威1600,PHA构架处理器,16核。国内的神威蓝光超级计算机用的就是这货。
完全国产化的CPU还有个中微电的CPU,自主的架构,其他不清楚。
还有个飞腾处理器,貌似是X86架构,具体资料不详。
另外国产的一大票ARM的处理器也算,而且性能都不弱。
手打完,累死我了至少20年内是不可能的,除非中国能自主研发新架构,只要是用x86架构就不可能,英特尔不会授权,就算会授权也不是自己的品牌cpu。
楼上不懂就拉倒,龙芯最后还是靠的买美国一家公司的专利授权才得以完成的,性能还不如英特尔的奔腾3!
现在中国已经能生产制造电脑的CPU了,龙芯CPU就是中国独立研发制造的。龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用CPU,采用简单指令集,类似于MIPS指令集。龙芯1号的频率为266MHz,最早在2002年开始使用。龙芯2号的频率最高为1GHz。龙芯3A是首款国产商用4核处理器,其工作频率为900MHz~1GHz。龙芯3A的峰值计算能力达到16GFLOPS。龙芯3B是首款国产商用8核处理器,主频达到1GHz,支持向量运算加速,峰值计算能力达到128GFLOPS,具有很高的性能功耗比。
2015年3月31日中国发射首枚使用“龙芯”北斗卫星。下面是制造时间和型号:
1.2002年龙芯1号诞生,频率为266MHz。
2.2003年龙芯2号诞生,的频率最高为1GHz。
3.2004年龙芯2C研发成功。
4.2006年,龙芯2号增强型处理器CZ70研发成功。
5.2006年,龙芯2F型处理器研发成功。
6.2009年,我国首款四核CPU龙芯3A研发成功。
6.20011年,龙芯3B和龙芯2H研发成功。
7.2012年,龙芯3B 1500研发成功,实测核心频率1.3GHz – 1.5GHz。
8.2014年,龙芯1C和1D研发成功。能,但生产出来的cpu主频太低了,顶多就相当于奔腾4.主要原因就是没有光刻机,荷兰制造的光刻机可以达到10nm,而我国的光刻机最高也只能达到28nm。再说intel从1970年就开始制造CPU了,都半个世纪的研发时长了,怎么跟别人比,再说,荷兰也不向中国售卖光刻机。我们就算有再多的钱也买不到。我们的CPU也不适用于windows和苹果的系统,所以就更没有人用了。


cpu制造的十个过程步骤
(1) 硅提纯
生产CPU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CPU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CPU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CPU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生产过程中重要操作,也是CPU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,CPU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的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。Intel的Pentium 4处理器有7层,而AMD的Athlon 64则达到了9层。层数决定于设计时CPU的布局,以及通过的电流大小。
(6)封装
这时的CPU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CPU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CPU制造的重要环节,也是一块CPU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)。接下来,晶圆上的每个CPU核心都将被分开测试。
由于SRAM(静态随机存储器,CPU中缓存的基本组成)结构复杂、密度高,所以缓存是CPU中容易出问题的部分,对缓存的测试也是CPU测试中的重要部分。
每块CPU将被进行完全测试,以检验其全部功能。某些CPU能够在较高的频率下运行,所以被标上了较高的频率;而有些CPU因为种种原因运行频率较低,所以被标上了较低的频率。最后,个别CPU可能存在某些功能上的缺陷,如果问题出在缓存上,制造商仍然可以屏蔽掉它的部分缓存,这意味着这块CPU依然能够出售,只是它可能是Celeron等低端产品。
当CPU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。根据前面确定的最高运行频率和缓存的不同,它们被放进不同的包装,销往世界各地。1 硅提纯
2 切割晶圆
3 影印(photolithography)
4 蚀刻(etching)
5 重复、分层
7 多次测试
1 硅提纯
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cpu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cpu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cpu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生产过程中重要操作,也是cpu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,cpu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的核心。每几层中间都要填上金属作为导体,以保持各层电路的连通。层数决定于设计时cpu的布局,以及通过的电流大小。一个完整的cpu内核包含大约20层.
经过上一步操作的cpu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cpu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cpu制造的重要环节,也是一块cpu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)。接下来,晶圆上的每个cpu核心都将被分开测试。
每块cpu将被进行完全测试,以检验其全部功能。某些cpu能够在较高的频率下运行,所以被标上了较高的频率;而有些cpu因为种种原因运行频率较低,所以被标上了较低的频率。最后,个别cpu可能存在某些功能上的缺陷,如果问题出在缓存上,制造商仍然可以屏蔽掉它的部分缓存,这意味着这块cpu依然能够出售,只是它可能是celeron等低端产品。
当cpu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。根据前面确定的最高运行频率和缓存的不同,它们被放进不同的包装,销往世界各地。








