芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

Djianren


首先虽然芯片里的线路很细,线路之间的间距很小,但流过的电流没有超过设计的极限就不会烧断,也就是不会断路或者短路。


随着科技不断发展,芯片制造工艺的不断提高,现在的芯片制造工艺已经去到7nm了。线路越小,芯片就越容易断路,线路之间的间距越小,就越容易短路。这就是生产工艺的问题了,如果制程能力不足,不良率的确会很高,但是芯片出厂前都是经过多重检验的,会保证出厂的芯片都是良品。


手机玩游戏的时候我们都可以感受到手机的严重发热了。因为玩游戏的时候CPU运行的频率特别高,说得通俗一点就是电流不断在芯片内部超级小的线路里不断的高速流动着。这时候如果外部散热系统设计的不好,再加上芯片没有自我保护的话,CPU是很容易烧掉的,烧掉的结果就内部线路断路或者短路了。



电子产品设计方案


答案是肯定的,当然会出现短路或断路。

要想看到芯片内部的结构是什么样,得借助高倍显微镜才行。下面是英特尔的第一款CPU,发布与1971年。四周像毛发一样的东西是将硅片上的电路连接到芯片外部引脚的金属线,与中间硅片上的电路相比,这已经是非常非常粗的线了。现在这个地方都是用金线,真的是黄金。



硅片上的电路经过处理,局部放大后是下面这样:



题主担心得没错,这些所有这些涉及到的线路它是有可能出现问题的。要说原因的话这是一个非常专业的领域,这就是半导体芯片失效分析了。当然,用我们外行的眼光来看,我们可以把芯片内部的电流通路想象成河流,流动的电子想象成河水。河水可以冲刷河床,有些地方被冲掉出现河床坍塌有的地方出现河沙堆积。芯片有一种失效模式与此类似,就是电迁移现象。高密度的运动电子造成导体材质原子偏移原来的位置,就像河床沙石被水流冲走一样,造成导线断裂,或者短路到相邻的线路上。在高倍显微镜下看起来就像下面这样。

除了以上,当然还有其他很多原因会导致芯片失效。分析原因可以指导改进设计和制造工艺,提高芯片的可靠性。在显微镜下面才能看到的这些问题,是没有办法直接修理的。

最近中兴被封锁的事件让大家都知道了芯片是怎么回事。这样高精度的设计和制造当然不简单了,而且制造出来是一回事,可靠性又是另一回事了。

虽然我们修道路、造桥梁、造高楼、新四大发明,牛叉得不要不要的。可是在半导体芯片这个基础又核心的领域我们还有很长的路要走。

革命尚未成功,同志仍需努力!


罗引之


网上主流观点,芯片技术越来越先进,电压越来越低,做工越来越精细,所以一般不会出现短路和断路的情况。当然在特殊环境下(比如南北极和火山山口)或者CPU质量不行,应该不算在内。

而一般认为,苹果手机的芯片应该更好。下面我们可以以苹果公司的芯片为例,仔细分析一下,究竟是什么原因,让芯片能如此高质量运转而没有故障。

一、芯片背后下的笨功夫

其实芯片的耗电量至少在间接程度上与所用的电器有关,如果把最优质的芯片用在一个耗电量很大的手机上面,其效果也会大打折扣。

就算最高端的苹果手机,其自行研发的芯片也未必有多高明。但很多人打开苹果手机都会发现,他们打开的是一个高级的工艺品,甚至是艺术品。内部电路分布之精细,举世无双。

无论是芯片也好,还是被打开的苹果手机,芯片属于内功,是被精心打造的重中之重。

这在侧面进一步回答了,为什么芯片里那些密密麻麻,如头发丝一般的电路,出现短路和断路的情况概率极低。

以上,可以说是芯片电路问题就事论事最表面的答案。但,当我们仔细探究过芯片电路,及其背后的生产、发展和所需要的工体体系后,却有了不一样的新看法。

二、配合芯片的整个系统

芯片又叫微电路,一般都是内含集成电路的硅片。它可以说是电脑和手机的“灵魂”。

表面上,芯片的发明人有两个,一个是美国德州的仪器工程师杰克·基尔比,另一位是美国物理学博士罗伯特·诺伊斯。但他们发明的芯片,仅仅是将电路中的元件都组合到半导体硅片里,其工艺水平还很粗糙。

而如果要大规模使用研发芯片,需要的一整套工业体系的支持。其实,仅仅是一个制造芯片的光刻机,就在很长时间内,难倒了GDP已经世界第二的中国。光刻机,在宏观上来讲,是世界工业体系百年积累的结晶。据说,光刻机整个机器需要三万余个零件。其中,每一个零件的位置和大小等,都不能有丝毫的偏差。否则,那么多细微的电路,就不可能一丝不乱地分布在小小的硅片上,以致最终被做成合格的芯片。

而在早期只有发达如美国,才有如此的科研力量和工业生产体系。如果不是这样的背景,即使苹果和乔布斯,也不能有后来强大而优秀的芯片。所谓“巧妇难为无米之炊”。

三、互联网时代下的“魅力思维”

没有强大的工业科研生产体系,没有乔布斯和苹果早期下的笨功夫,都不可能有苹果手机中那种高质量芯片。

这就像女人喜欢打扮自己,但是如果没有化妆品等辅助支持系统, 美女再没也不可能是“女神”。那如果有了条件,如何让自己“魅力”,像女神那样吸引人?

这其实是一种互联网时代下的魅力思维,是“酒香不怕巷子深”的现代化版本:通过下苦功夫获得魅力,通过魅力来吸引用户主动前来。

很多早期的公众号大V ,都是在相关行业做写手或者编辑多年。只不过,通过偶然的机会,注册了公众号,并且在上面发表文章,才有了今天的成就。其实就算没有公众号,也会有后来的今日头条等媒体,可以发挥他们的才华。

这些幸运儿,不过是本着“但行好事,勿问前程”的心态,默默下苦功罢了。

老话说,“机会都是留给有准备的人”。关键在于,之前是否有长期下苦功的积累?

所谓“功不唐捐”,这应该才是芯片电路质量问题背后那一整套运行里,留给我们普通人关于个人发展最重要的启示。


镁客网


电流的大小跟线径的大小呈正相关关系。比如家庭使用的导线也是一个道理,1平方铜导线只能走6A~8A左右的电流,2.5平方铜线能走16A~25A左右的电流,超过电流限制时就有可能烧断导线。制作PCB印制板时也需要考虑电流的大小,跟布线的宽度、厚度以及制作工艺都有关系,布线时考虑不充分或者其他原因导致电流过大时,会烧断PCB印制板线路。

芯片内部线路也是一样的原理,那么为什么芯片里的线路那么细却能正常工作呢?那是因为电流也非常小,处理器内部的信号电流绝大部分都是微安级别的,芯片设计时会考虑电流与线路的关系的,若需大电流的地方会适当加粗线路

下面拆一个整流桥堆,让大家了解芯片内部是怎么样的,让大家大开眼界,看看小小的整流桥堆为什么能走25A的电流,该整流桥的型号为D25SB80。

从整流桥内部结构可以看出,有4个二极管,小方框的地方就是二极管,可以看出内部的线路非常粗,还增加铜片散热,确保线路热量能够及时散出去。

处理器芯片越做越小,功耗越低,芯片内部的线路电流极小,只有微安级别,所以能够正常工作。如果芯片内部线路电流过大时,一样会烧断线路,从而损坏芯片。


想了解更多知识,请关注本人头条号,欢迎点赞、留言、转发、收藏,感谢。

技术闲聊


可以肯定的告诉你,在正常工作情况下,短路和断路的几率是特别低的,但也确实有这种可能,这种可能发生时就是芯片坏了,也无法修复,只能更换新的芯片了。

通常同样功能的芯片,集成程度越高,纳米工艺尺寸越小,工作电压越低。其主要原因一是元件本身个体体积减小,节电压减小,二是元件间个体距离减小,整个芯片电路路径变短,相对内阻减小,消耗在元件间分得的电压减少,两者直接的结果使得加在芯片的电压进一步降低成为可能,元件和元件路径发热量也进一步降低,让整块芯片温度不至于过高而减少芯片的性能…

大电压,大电流,发热大,不仅影响电器性能降低,而且芯片温度过高时,芯片耐压耐电流迅速下降,会引起芯片内元件击穿短路,或者断路,整个芯片报废…所以相同功能的同一芯片,一定是工艺越先进,适应更低电压的芯片,比老式工艺,大电压的芯片,更省电,也更不容易坏…

工艺更先进的芯片,一定线路更精细,功耗相对也更低,不但节能降温提高了性能,也节省了材料,还更不容易损坏!所以封装工艺也是兵家必争之地!但要注意的是,集成程度越高时,也减小了芯片的体积,有的集成芯片要合理增加散热器…


力通科技论坛


不管芯片是中央处理器CPU、存储器DRAM、SRAM;模数转换器ADC;数模转器DAC;数据寄存器D等等都是很多(少的几干个,多则万个、几十万个)电子元器件:电阻、电容、二极管、三极管、场效应管等经过处理集成在一起的。









如常见英特尔中央处理器CPU大小也只有3cm×3cm之内。厚度在2mm之内,集成了几十万个电子元器件,制作工艺相当复杂;制作环境要求持别高(无灰尘、无静电等场所。)



这些芯片工作电压一般在DC5V以内(个别芯片正负DC15V),工作电流最大mA级,一般是uA级、最小的是n级。虽然工作电压、电流纸,但集成的元器太多,工作时易发热,常用轴流风扇冷却。是它们能够正常工作。所以,不易发生短路和断路。



回答完毕

阅后,请点评、点赞、转发,在此感谢。


树林与竹林


芯片的概念:芯片是计算机基本的电路元件的载体。计算机中的许许多多的半导体、晶体管、电阻、电容等元件都得装在芯片上面,形成集成电路。

芯片功能:对输入的信息进行加工。

随着制作技术的发展,芯片的体积越来越小,但是装置的晶体管等元件越来越多,计算也越来越快。晶体管的数量是符合摩尔定律的。

摩尔定律是Inter公司主席戈登·摩尔在1965年提出的。主要说:芯片中的晶体管和电阻器的数量每年可以翻一番。不过在1975,摩尔再次修正了此定律,认为:每隔18个月,芯片中的晶体管数量可以翻一番。(真的很厉害)

于是,随着晶体管越来越小,数量越来越多,加上设备的限制,就会产生漏电现象,接着就是短路,断路!这是一定的。于是intel推出了3D晶体管技术,比较好的解决了这个问题。

所以,我们要努力发展芯片技术,不能再受制于人了,新的风暴已经出现,我们不能再停止不前。

最后预祝龙芯早日取得大的进步。


大家也来说一说中国芯片是什么样的现状?


手机小帮


芯片是现代高科技的核心,能生产最先进芯片的只有一家光刻机公司生产的光刻机,而我们目前的技术还没有达到,这也是没办法的事情,因为一家单打独斗很难和别人多者合作的容易,所以对于我们现在的光刻机技术没有达到世界最先进水平这个问题,我们没有任何理由去推脱,唯一能做的就是更加努力的去研发和突破,这样才不会受制于人。


自从这几年美国由于一些技术方面已经做不到绝对的优势,所以美国着急的用各种限制方式来延缓被追上的时间,而芯片技术方面的东西就成为了美国重点使用的方式,也是美国手中的绝对王牌,中兴事件就是最直接的一次下马威,也直接把国内大众给彻底惊醒,原来我们还有这么重要的东西抓在别人手中,原来我们还有那么多的方面需要去努力。

芯片技术的难点在于设计构架以及生产工艺,设计方面其实我们已经不算太差,可以有自己的能力设计出来芯片,但是在生产上面我们是最大的软肋,为什么呢,因为我们没有先进的生产设备,也就是说我们没有符合要求的光刻机,虽然一块小小的芯片,但是小小的硅片上面有着无数个微型电路和各种半导体原件在上面,难度就再于如何把这么多东西印在上面而不产生相互冲突。


芯片里面的硅片是经过特殊化学加工处理的,所以在上面其实原本是绝缘体,光刻机就是把半导体印在上面刻上连线形成微型电路,这才是真正难的方面,因为硅片本身就是小小的毫米级别,要在毫米级别的硅片上面印上精密的微型电路,那可是要纳米级别的光刻机才可以,光刻机的重要性就把线路按照准确的设定印上去。

为什么那么细小的东西不会相互之间产生冲突甚至短路,其实不产生冲突是因为已经设计好了里面的链接,光刻机只要按照设定好的去印上去就不会出现冲突的现象,吃饭设计错误,或者没有按照设计的去印,为什么不会短路呢,除了原本设定的,剩下就是蚀刻机的功劳了,蚀刻机的作用是把光刻机印线路的一些附着在周围的多余的没用的残渣去除掉,防止微型电路因为多余的东西而导致出问题。


所以说芯片之所以那么小不短路其实是设计以及生产过程中的完美结合,再者芯片里面的集成电路的电流非常小控制在了一个合理微型电路能承受的范围之内,只要不出现过热和过流现象,基本上芯片是不会出现短路损坏的问题出现的,再者如果生产芯片用的材料不行质量不合格的情况下也会出现短路的现象,所以说没有绝对的事情,只能说绝大多数情况下不会有这种问题,但是没有百分之百的保证而已。


无法超越的足迹


芯片,作为高度集成的半导体,里面集成了普通上百万多则几十亿晶体管。当然PN节越小,过电流能力越小,一般是毫安级的。这样才可以做到芯片的高速低功耗。

然而我们放心,在正常使用过程中担心芯片短路和断路是没有必要的,任何一个芯片,他都有他的电气参数规格书,里面会介绍他的一些电流电压的参数,详细参照使用说明就可以正常使用了。

然而在复杂的外界情况下,要保证他能正常工作,引脚不会烧坏,或者电流过大超过芯片驱动能力,都是有可能的,加适当的保护电路是有必要的,比如常见的EMC测试,如浪涌,静电,群脉冲。在芯片的引脚加保护器件TVS,ESD,GDT。还有串限流电阻,防反接保护,过压保护,过热保护等等。


电子芯库


芯片是会出现题主所说的这种情况的,只不过发生的可能性比较小,所以很多人都感觉不会有这种现象发生。而且一旦发生这样的情况,芯片就相当于是废了,必须要重新进行更换芯片才能使用。

芯片作为手机的核心,这几年技术要求特别的高,从原先的10nm到现在的7nm,可以说芯片是一点一点的在变的精致。这样的情况下,芯片的要求也在一点一点的提高,电路也一点一点的在缩小。

有句话叫有多大锅就下多少米,芯片制造也一样,相同功能的芯片,集成程度越高,电路越细,电路越细电压也就越小。所以不是电流来肆意通过芯片的集成电路,而是电路来选择你是否能通过。这样一来,就直接的限制了电流。

这也不代表不会出现这样的情况,比如说在电压不稳定的情况下,或者温度极端的情况下都会对芯片造成影响。这时候也就容易出现题主所说的这种问题了。但是这种事并不常见,所以基本上可以忽略。

所以,芯片越先进,线路也会更精细,电流也会越来越小,而且要求越来越高。随着技术的发展,这种情况会越来越少见……


分享到:


相關文章: