芯片裡面的電路很細小,電流流過不會短路和斷路嗎?

Djianren


首先雖然芯片裡的線路很細,線路之間的間距很小,但流過的電流沒有超過設計的極限就不會燒斷,也就是不會斷路或者短路。


隨著科技不斷髮展,芯片製造工藝的不斷提高,現在的芯片製造工藝已經去到7nm了。線路越小,芯片就越容易斷路,線路之間的間距越小,就越容易短路。這就是生產工藝的問題了,如果製程能力不足,不良率的確會很高,但是芯片出廠前都是經過多重檢驗的,會保證出廠的芯片都是良品。


手機玩遊戲的時候我們都可以感受到手機的嚴重發熱了。因為玩遊戲的時候CPU運行的頻率特別高,說得通俗一點就是電流不斷在芯片內部超級小的線路里不斷的高速流動著。這時候如果外部散熱系統設計的不好,再加上芯片沒有自我保護的話,CPU是很容易燒掉的,燒掉的結果就內部線路斷路或者短路了。



電子產品設計方案


答案是肯定的,當然會出現短路或斷路。

要想看到芯片內部的結構是什麼樣,得藉助高倍顯微鏡才行。下面是英特爾的第一款CPU,發佈與1971年。四周像毛髮一樣的東西是將硅片上的電路連接到芯片外部引腳的金屬線,與中間硅片上的電路相比,這已經是非常非常粗的線了。現在這個地方都是用金線,真的是黃金。



硅片上的電路經過處理,局部放大後是下面這樣:



題主擔心得沒錯,這些所有這些涉及到的線路它是有可能出現問題的。要說原因的話這是一個非常專業的領域,這就是半導體芯片失效分析了。當然,用我們外行的眼光來看,我們可以把芯片內部的電流通路想象成河流,流動的電子想象成河水。河水可以沖刷河床,有些地方被沖掉出現河床坍塌有的地方出現河沙堆積。芯片有一種失效模式與此類似,就是電遷移現象。高密度的運動電子造成導體材質原子偏移原來的位置,就像河床沙石被水流沖走一樣,造成導線斷裂,或者短路到相鄰的線路上。在高倍顯微鏡下看起來就像下面這樣。

除了以上,當然還有其他很多原因會導致芯片失效。分析原因可以指導改進設計和製造工藝,提高芯片的可靠性。在顯微鏡下面才能看到的這些問題,是沒有辦法直接修理的。

最近中興被封鎖的事件讓大家都知道了芯片是怎麼回事。這樣高精度的設計和製造當然不簡單了,而且製造出來是一回事,可靠性又是另一回事了。

雖然我們修道路、造橋樑、造高樓、新四大發明,牛叉得不要不要的。可是在半導體芯片這個基礎又核心的領域我們還有很長的路要走。

革命尚未成功,同志仍需努力!


羅引之


網上主流觀點,芯片技術越來越先進,電壓越來越低,做工越來越精細,所以一般不會出現短路和斷路的情況。當然在特殊環境下(比如南北極和火山山口)或者CPU質量不行,應該不算在內。

而一般認為,蘋果手機的芯片應該更好。下面我們可以以蘋果公司的芯片為例,仔細分析一下,究竟是什麼原因,讓芯片能如此高質量運轉而沒有故障。

一、芯片背後下的笨功夫

其實芯片的耗電量至少在間接程度上與所用的電器有關,如果把最優質的芯片用在一個耗電量很大的手機上面,其效果也會大打折扣。

就算最高端的蘋果手機,其自行研發的芯片也未必有多高明。但很多人打開蘋果手機都會發現,他們打開的是一個高級的工藝品,甚至是藝術品。內部電路分佈之精細,舉世無雙。

無論是芯片也好,還是被打開的蘋果手機,芯片屬於內功,是被精心打造的重中之重。

這在側面進一步回答了,為什麼芯片裡那些密密麻麻,如頭髮絲一般的電路,出現短路和斷路的情況概率極低。

以上,可以說是芯片電路問題就事論事最表面的答案。但,當我們仔細探究過芯片電路,及其背後的生產、發展和所需要的工體體系後,卻有了不一樣的新看法。

二、配合芯片的整個系統

芯片又叫微電路,一般都是內含集成電路的硅片。它可以說是電腦和手機的“靈魂”。

表面上,芯片的發明人有兩個,一個是美國德州的儀器工程師傑克·基爾比,另一位是美國物理學博士羅伯特·諾伊斯。但他們發明的芯片,僅僅是將電路中的元件都組合到半導體硅片裡,其工藝水平還很粗糙。

而如果要大規模使用研發芯片,需要的一整套工業體系的支持。其實,僅僅是一個製造芯片的光刻機,就在很長時間內,難倒了GDP已經世界第二的中國。光刻機,在宏觀上來講,是世界工業體系百年積累的結晶。據說,光刻機整個機器需要三萬餘個零件。其中,每一個零件的位置和大小等,都不能有絲毫的偏差。否則,那麼多細微的電路,就不可能一絲不亂地分佈在小小的硅片上,以致最終被做成合格的芯片。

而在早期只有發達如美國,才有如此的科研力量和工業生產體系。如果不是這樣的背景,即使蘋果和喬布斯,也不能有後來強大而優秀的芯片。所謂“巧婦難為無米之炊”。

三、互聯網時代下的“魅力思維”

沒有強大的工業科研生產體系,沒有喬布斯和蘋果早期下的笨功夫,都不可能有蘋果手機中那種高質量芯片。

這就像女人喜歡打扮自己,但是如果沒有化妝品等輔助支持系統, 美女再沒也不可能是“女神”。那如果有了條件,如何讓自己“魅力”,像女神那樣吸引人?

這其實是一種互聯網時代下的魅力思維,是“酒香不怕巷子深”的現代化版本:通過下苦功夫獲得魅力,通過魅力來吸引用戶主動前來。

很多早期的公眾號大V ,都是在相關行業做寫手或者編輯多年。只不過,通過偶然的機會,註冊了公眾號,並且在上面發表文章,才有了今天的成就。其實就算沒有公眾號,也會有後來的今日頭條等媒體,可以發揮他們的才華。

這些幸運兒,不過是本著“但行好事,勿問前程”的心態,默默下苦功罷了。

老話說,“機會都是留給有準備的人”。關鍵在於,之前是否有長期下苦功的積累?

所謂“功不唐捐”,這應該才是芯片電路質量問題背後那一整套運行裡,留給我們普通人關於個人發展最重要的啟示。


鎂客網


電流的大小跟線徑的大小呈正相關關係。比如家庭使用的導線也是一個道理,1平方銅導線只能走6A~8A左右的電流,2.5平方銅線能走16A~25A左右的電流,超過電流限制時就有可能燒斷導線。製作PCB印製板時也需要考慮電流的大小,跟佈線的寬度、厚度以及製作工藝都有關係,佈線時考慮不充分或者其他原因導致電流過大時,會燒斷PCB印製板線路。

芯片內部線路也是一樣的原理,那麼為什麼芯片裡的線路那麼細卻能正常工作呢?那是因為電流也非常小,處理器內部的信號電流絕大部分都是微安級別的,芯片設計時會考慮電流與線路的關係的,若需大電流的地方會適當加粗線路

下面拆一個整流橋堆,讓大家瞭解芯片內部是怎麼樣的,讓大家大開眼界,看看小小的整流橋堆為什麼能走25A的電流,該整流橋的型號為D25SB80。

從整流橋內部結構可以看出,有4個二極管,小方框的地方就是二極管,可以看出內部的線路非常粗,還增加銅片散熱,確保線路熱量能夠及時散出去。

處理器芯片越做越小,功耗越低,芯片內部的線路電流極小,只有微安級別,所以能夠正常工作。如果芯片內部線路電流過大時,一樣會燒斷線路,從而損壞芯片。


想了解更多知識,請關注本人頭條號,歡迎點贊、留言、轉發、收藏,感謝。

技術閒聊


可以肯定的告訴你,在正常工作情況下,短路和斷路的幾率是特別低的,但也確實有這種可能,這種可能發生時就是芯片壞了,也無法修復,只能更換新的芯片了。

通常同樣功能的芯片,集成程度越高,納米工藝尺寸越小,工作電壓越低。其主要原因一是元件本身個體體積減小,節電壓減小,二是元件間個體距離減小,整個芯片電路路徑變短,相對內阻減小,消耗在元件間分得的電壓減少,兩者直接的結果使得加在芯片的電壓進一步降低成為可能,元件和元件路徑發熱量也進一步降低,讓整塊芯片溫度不至於過高而減少芯片的性能…

大電壓,大電流,發熱大,不僅影響電器性能降低,而且芯片溫度過高時,芯片耐壓耐電流迅速下降,會引起芯片內元件擊穿短路,或者斷路,整個芯片報廢…所以相同功能的同一芯片,一定是工藝越先進,適應更低電壓的芯片,比老式工藝,大電壓的芯片,更省電,也更不容易壞…

工藝更先進的芯片,一定線路更精細,功耗相對也更低,不但節能降溫提高了性能,也節省了材料,還更不容易損壞!所以封裝工藝也是兵家必爭之地!但要注意的是,集成程度越高時,也減小了芯片的體積,有的集成芯片要合理增加散熱器…


力通科技論壇


不管芯片是中央處理器CPU、存儲器DRAM、SRAM;模數轉換器ADC;數模轉器DAC;數據寄存器D等等都是很多(少的幾幹個,多則萬個、幾十萬個)電子元器件:電阻、電容、二極管、三極管、場效應管等經過處理集成在一起的。









如常見英特爾中央處理器CPU大小也只有3cm×3cm之內。厚度在2mm之內,集成了幾十萬個電子元器件,製作工藝相當複雜;製作環境要求持別高(無灰塵、無靜電等場所。)



這些芯片工作電壓一般在DC5V以內(個別芯片正負DC15V),工作電流最大mA級,一般是uA級、最小的是n級。雖然工作電壓、電流紙,但集成的元器太多,工作時易發熱,常用軸流風扇冷卻。是它們能夠正常工作。所以,不易發生短路和斷路。



回答完畢

閱後,請點評、點贊、轉發,在此感謝。


樹林與竹林


芯片的概念:芯片是計算機基本的電路元件的載體。計算機中的許許多多的半導體、晶體管、電阻、電容等元件都得裝在芯片上面,形成集成電路。

芯片功能:對輸入的信息進行加工。

隨著製作技術的發展,芯片的體積越來越小,但是裝置的晶體管等元件越來越多,計算也越來越快。晶體管的數量是符合摩爾定律的。

摩爾定律是Inter公司主席戈登·摩爾在1965年提出的。主要說:芯片中的晶體管和電阻器的數量每年可以翻一番。不過在1975,摩爾再次修正了此定律,認為:每隔18個月,芯片中的晶體管數量可以翻一番。(真的很厲害)

於是,隨著晶體管越來越小,數量越來越多,加上設備的限制,就會產生漏電現象,接著就是短路,斷路!這是一定的。於是intel推出了3D晶體管技術,比較好的解決了這個問題。

所以,我們要努力發展芯片技術,不能再受制於人了,新的風暴已經出現,我們不能再停止不前。

最後預祝龍芯早日取得大的進步。


大家也來說一說中國芯片是什麼樣的現狀?


手機小幫


芯片是現代高科技的核心,能生產最先進芯片的只有一家光刻機公司生產的光刻機,而我們目前的技術還沒有達到,這也是沒辦法的事情,因為一家單打獨鬥很難和別人多者合作的容易,所以對於我們現在的光刻機技術沒有達到世界最先進水平這個問題,我們沒有任何理由去推脫,唯一能做的就是更加努力的去研發和突破,這樣才不會受制於人。


自從這幾年美國由於一些技術方面已經做不到絕對的優勢,所以美國著急的用各種限制方式來延緩被追上的時間,而芯片技術方面的東西就成為了美國重點使用的方式,也是美國手中的絕對王牌,中興事件就是最直接的一次下馬威,也直接把國內大眾給徹底驚醒,原來我們還有這麼重要的東西抓在別人手中,原來我們還有那麼多的方面需要去努力。

芯片技術的難點在於設計構架以及生產工藝,設計方面其實我們已經不算太差,可以有自己的能力設計出來芯片,但是在生產上面我們是最大的軟肋,為什麼呢,因為我們沒有先進的生產設備,也就是說我們沒有符合要求的光刻機,雖然一塊小小的芯片,但是小小的硅片上面有著無數個微型電路和各種半導體原件在上面,難度就再於如何把這麼多東西印在上面而不產生相互衝突。


芯片裡面的硅片是經過特殊化學加工處理的,所以在上面其實原本是絕緣體,光刻機就是把半導體印在上面刻上連線形成微型電路,這才是真正難的方面,因為硅片本身就是小小的毫米級別,要在毫米級別的硅片上面印上精密的微型電路,那可是要納米級別的光刻機才可以,光刻機的重要性就把線路按照準確的設定印上去。

為什麼那麼細小的東西不會相互之間產生衝突甚至短路,其實不產生衝突是因為已經設計好了裡面的鏈接,光刻機只要按照設定好的去印上去就不會出現衝突的現象,吃飯設計錯誤,或者沒有按照設計的去印,為什麼不會短路呢,除了原本設定的,剩下就是蝕刻機的功勞了,蝕刻機的作用是把光刻機印線路的一些附著在周圍的多餘的沒用的殘渣去除掉,防止微型電路因為多餘的東西而導致出問題。


所以說芯片之所以那麼小不短路其實是設計以及生產過程中的完美結合,再者芯片裡面的集成電路的電流非常小控制在了一個合理微型電路能承受的範圍之內,只要不出現過熱和過流現象,基本上芯片是不會出現短路損壞的問題出現的,再者如果生產芯片用的材料不行質量不合格的情況下也會出現短路的現象,所以說沒有絕對的事情,只能說絕大多數情況下不會有這種問題,但是沒有百分之百的保證而已。


無法超越的足跡


芯片,作為高度集成的半導體,裡面集成了普通上百萬多則幾十億晶體管。當然PN節越小,過電流能力越小,一般是毫安級的。這樣才可以做到芯片的高速低功耗。

然而我們放心,在正常使用過程中擔心芯片短路和斷路是沒有必要的,任何一個芯片,他都有他的電氣參數規格書,裡面會介紹他的一些電流電壓的參數,詳細參照使用說明就可以正常使用了。

然而在複雜的外界情況下,要保證他能正常工作,引腳不會燒壞,或者電流過大超過芯片驅動能力,都是有可能的,加適當的保護電路是有必要的,比如常見的EMC測試,如浪湧,靜電,群脈衝。在芯片的引腳加保護器件TVS,ESD,GDT。還有串限流電阻,防反接保護,過壓保護,過熱保護等等。


電子芯庫


芯片是會出現題主所說的這種情況的,只不過發生的可能性比較小,所以很多人都感覺不會有這種現象發生。而且一旦發生這樣的情況,芯片就相當於是廢了,必須要重新進行更換芯片才能使用。

芯片作為手機的核心,這幾年技術要求特別的高,從原先的10nm到現在的7nm,可以說芯片是一點一點的在變的精緻。這樣的情況下,芯片的要求也在一點一點的提高,電路也一點一點的在縮小。

有句話叫有多大鍋就下多少米,芯片製造也一樣,相同功能的芯片,集成程度越高,電路越細,電路越細電壓也就越小。所以不是電流來肆意通過芯片的集成電路,而是電路來選擇你是否能通過。這樣一來,就直接的限制了電流。

這也不代表不會出現這樣的情況,比如說在電壓不穩定的情況下,或者溫度極端的情況下都會對芯片造成影響。這時候也就容易出現題主所說的這種問題了。但是這種事並不常見,所以基本上可以忽略。

所以,芯片越先進,線路也會更精細,電流也會越來越小,而且要求越來越高。隨著技術的發展,這種情況會越來越少見……


分享到:


相關文章: