第6课：看看CPU内部结构.docVIP

看看CPU内部结构(尤其是超频的朋友)??? 使用电脑人几乎没有人不知道CPU，每个人都能说出一些关于CPU的知识。那么你看到过CPU内部是什么样子的吗？本文会用简单的方式，可以让各位一探CPU内部秘密。 第一部分：CPU的基本结构： 　　我们都知道CPU是什么样子的，可是你知道CPU的内部是什么样子的吗？我们来看下图。 ??? CPU一般包括三部分:基板、核心、针脚如图，目前的CPU一般就是包括三个部分:基板、核心、针脚。其中基板一般为PCB，是核心和针脚的载体。核心和针脚，都是通过基板来固定的，基板将核心和针脚连成一个整体。核心，内部是众多的晶体管构成的电路。如上图，在我们的核心放大图片中，可以看到不同的颜色的部分，同一个颜色代表的是为实现一种功能而设计的一类硬件单元，这个硬件单元是由大量的晶体管构成的。不同的颜色代表不同的硬件单元。需要注意的是，在实际的芯片中，并没有颜色的区分，这里只是为了直观，我们才用不同的颜色代表不同的硬件单元。 第二部分，认识CPU核心的基本单位——晶体管： 　　我们常说到的AMD主流的CPU早期的Palomino核心和Thoroughbred-B核心采用了3750万晶体管，Barton核心采用了5400万晶体管，Opteron核心采用了1.06亿晶体管；INTEL的P4的Northwood核心采用了5500万晶体管，Prescott核心采用了1.25亿晶体管等等，其实指的就是构成CPU核心的最基本的单位——晶体管的数目。如此庞大数目的晶体管，是什么样子的，是如何工作的呢？我们来看下图。 ??? CPU核心内最基本的单位三极管　　然后将这样的晶体管，通过电路连接成一个整体，分成不同的执行单元，分别处理不同的数据，这样协同工作，就形成了具有强大处理能力的CPU了。那么这些电路是怎么连接在一起的呢。这就是我们要说的铜互连技术(图3) ????CPU是以硅为原料上制成晶体管　　如上图，CPU是以硅为原料上制成晶体管，覆上二氧化硅为绝缘层，然后在绝缘层上布金属导线(现在是铜)，独立的晶体管连接成工作单元。现在采用了多层的铜互连技术。这样传递的信号相互干扰更小，品质更好。反应出来就是CPU的超频能力更强。现在的CPU已经采用了7层铜互连技术，以后还会采用更多层的铜互连技术。我们看到了上面的采用了铜互连技术的线路设计，就又有一个问题出现了，这么负责的线路，中间是怎么绝缘的呢？现在，我们继续来分析。 ??? 在CPU核心内电流从铜互连的导线上流过,这就是我们现在常听到一个热门的名词——Low-K(低介电常数绝缘体)工艺。其实这个low－k物质，就是为了在铜互连层进行绝缘的。从图上我们可以看到，在CPU核心内，电流从铜互连的导线上流过，low-k便用来绝缘。那么为什么要采用low－k这种技术呢？原因其实很简单：采用low－k作为绝缘物质，让线间漏电降低，使芯片的发热量低。目前大部分0.13微米制程产品都采用性能较低的FSG氟化玻璃介质作为绝缘层。这种芯片的发热量，远比采用low－k工艺的芯片发热量高。 　　但是，由于Low-k技术的芯片质地较脆，在芯片封装上需要较高工艺。原来计划在0.18微米制程当中就计划采用低介电常数绝缘体Low-k技术，但是直到0.13微米制程开始成熟。由于Low-k技术的芯片质地较脆，在芯片封装上需要较高工艺，所以一直以来都受到良品率的困绕。不过现在low－k工艺已经基本成熟，配合先进的制程，降低了发热，便可以做出频率更高的CPU来。 第三部分，CPU使用中2个问题的解释： 　　对于CPU来说，我们很多读者都关系两个问题：CPU超频和CPU寿命。这里我们就对读者朋友疑问较多的这两个问题，进行一点简单分析。 　　关于CPU的超频：CPU为什么可以超频呢？什么影响着超频的能力呢？ 　　我们知道，CPU的制造过程就是用激光在晶圆上蚀刻电路。所谓蚀刻就采用一定波长的紫外透过掩膜(掩膜，相当与我们洗相片时候用的底版)后照射在硅晶圆上，将掩膜上的电路图像完整地复制到硅晶圆上。蚀刻过程中关键是所使用的紫外线的波长和晶圆的质量。波长越短的紫外线干扰和衍射现象就越不明显，晶体管就可以实现越小的线宽。 　　晶圆纯度越高直径越大，所生产的芯片性能越好良品率就越高。硅晶圆生产过程中，离晶圆中心越远就越容易出现坏点。因此从硅晶圆中心向外扩展，坏点数是呈上升趋势。同时纯度越高，所生产出来的芯片瑕疵越少，频率越高。 晶体成型，切片，刻蚀电路是制造处理器必须的过程 　　这里我们就可以看出来，在CPU激光蚀刻过程中是不分频率的，也就是说都是按照同样的工艺生产的。但是在生产过程中，会出现较完美的芯片，和有瑕疵的芯片。 　　然后还要经过筛选标注的过程。就是按照不同的芯片的质量，优秀的标注为高的频率的产品，有瑕