為什麼有人說CPU是人造物的巔峰?

莫寧_Morning


這種說法主要來自於生產CPU的光刻機是世界上多個國家的產物。生產CPU不難,但是生產CPU的光刻機很難製造。目前來看,沒有任何一個國家能單獨生產出光刻機。而且即便是集合了全球多個國家的技術與科技,量產光刻機的生產企業全球也就只有三家。分別是荷蘭的ASML、日本的尼康和佳能。

縱觀全球所有的產品,到目前為止複雜程度還沒有能超過光刻機的產品,而光刻機僅僅是用於生產CPU。所以,在這種大環境下,也就有人認為目前CPU是人造物的巔峰。因為實在是太難製造了。

不過除了生產上的困難之外,還有一點就是CPU在我們生活中比較常見。是網絡世界的一個基礎,也是我們現在數字化生活的一個保障。從這點來看,說CPU是人造物的巔峰其實一點都不為過,畢竟如果沒有CPU,那我們的網絡世界或許將會變得非常慘淡。我們現在所接觸的手機、遊戲機、電腦都不存在。

所以,我們完全可以理解成正是因為有了CPU我們才有了現在的生活。而且隨著網絡服務的升級,技術的不斷完善,我們對網絡世界的需求也會更大。這樣一來,CPU在我們的生活中就會更加重要,因此說他是巔峰也不為過。

綜上,這麼說的原因在於生產比較難、生活使用率比較高。到目前為止,還沒有什麼產品能取代CPU在我們生活中的價值,所以,說他是目前人造物的巔峰其實也不為過。但以後或許就不是了,畢竟我們的需求在增加,產品升級也要跟上節奏啊。


歐界傳媒


CPU是不是人造物的巔峰這個我不知道,我知道的是就目前來說從製造的工藝複雜度來說,在民用這個級別可以說是沒有一個能夠和CPU的複雜度能比較了,要說這是民用級別的造物巔峰是真的一點也不為過。廢話不多說先放幾張圖看看。

上面這種圖就是在特殊機器下透視的出來的結果,可以非常清晰的看見CPU內部的層狀結構,越往下線寬越窄,越靠近器件層。這可是放大了幾千倍才能看到的結果,你就想一下,在一個針尖大小的面積按照現在工藝可以放下3000個左右的mos管,可想而知這是一種多麼複雜驚人的工藝水準,再來看下截面圖

以上界面圖是CPU的和訊截面圖,大概有十層,其中最下層為器件層,即是MOSFET晶體管。而這些晶體管基本都是納米級別的,想一想要在比指甲蓋大的芯片上封裝幾億個晶體管並且還要將這幾億個晶體管用銅線連接起來你就想想這是一個多麼可怕的過程。先來看看我們人類是如何將自己的智慧去解決這麼複雜的一項工程的。

CPU製作原理

按照CPU的製作工作原理,從沙子原料(石英)、硅錠、晶圓、光刻(平版印刷)、蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測試與切割、核心封裝、等級測試、這系列的過程只是一個大的過程,要是在細分其中的小工藝整個工藝過程都在幾百個。

1.首先你的要熔鍊硅,做成一個純度達到99.99999%的硅錠,相當於一百萬個硅原子中最多隻能摻雜一個雜質,然後通過切割的方式會得到一個晶圓,也就是單個硅晶片。

但是你要看到的是下圖當中的硅晶片其中有一個技術就是拋光,別說其他的技術就是這個拋光技術世界上也就那麼幾個國家能夠掌握,其中我國也不具備。

2.下面即使光刻膠說白了就是在硅晶片上塗抹一層光刻膠,但是這個塗抹是非常有技術的,是非常薄的一層薄膜這個技術也是比較難掌握的。

3.光刻膠層隨後透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下,變得可溶,期間發生的化學反應類似按下機械相機快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預先設計好的電路圖案,紫外線透過它照在光刻膠層上,就會形成微處理器的每一層電路圖案。

4.使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分,而剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。

5.緊接著就是粒子注入。也就是摻雜製作出PN節。有了這一步基本上一個mos管大概樣的樣子就形成了。

6.。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞,並填充銅,以便和其它晶體管互連。

最終在通過磨平將上面一層的銅層磨掉,一個真正的mos管就製作成功了。

7.在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞,並填充銅,以便和其它晶體管互連。

8.然後再把各個晶體管連接起來,大約500納米。在不同晶體管之間形成複合互連金屬層,具體佈局取決於相應處理器所需要的不同功能性。芯片表面看起來異常平滑,但事實上可能包含複雜的電路,放大之後可以看到極其複雜的電路網絡,形如未來派的多層高速公路系統。

以上的步驟只是個大概的流程,其中一些流程要反覆的光刻和蝕刻,還有線路的連接要反覆的基層互相之間一層一層進行連接。可見這是一個多複雜的過程,可怕的是每個MOS管都是納米級別的,小到只能顯微鏡可能才能看見。

工藝多複雜

上面只是涉及到了很小一部分的生產工藝過程,先不說裡面的涉及到的製作技術,就說生產製造的設備光刻機這個永久的話題,目前來說靠一個國家的力量是難以突破的。AMSL能夠造出這樣的怪物機器也是集成了多個國家的技術以及各種專利,是好多個巨頭公司聯合投資才搞出來的一種頂尖設備,單靠任何一個國家的技術儲備都無法實現。

就是其中各種幾個原子層厚度的工藝技術也不是誰都能隨便搞定的。

因此不論是從工藝的複雜度和各種製造的複雜度來說,CPU簡直就是目前人類在極小製造業的巔峰之作,也是民用級別裡面的巔峰產物,可以說是目前聚集了人類的各種學科範疇的頂尖理論研究成果的產物。


程序小崔


CPU之所以被稱之為人造物的巔峰,是因為生產CPU的高端光刻機是世界上任何一個國家無法單獨製造出來的,集合了世界上多個國家最先進的技術成果一起製造出來的高端光刻機,其高科技程度可以說完全不似地球產物。

量產光刻機生產企業全球只有三家

荷蘭的ASML,日本的尼康和佳能是全球量產光刻機的廠家,其中ASML生產高端光刻機,尼康和佳能主攻低端市場。中國也已經有了自己的光刻機產品,但是與高端光刻機差距較大。



ASML的光刻機產品由德國提供機械工藝,美國提供光源,德國蔡司提供鏡頭,歐美技術支撐為背景,可以說是整個世界上最先進的技術成果,包括三星,臺積電,英特爾,中芯國際等全球大型芯片生產企業都主要購買ASML的產品。

基本上高端光刻機市場被ASML壟斷,英特爾為了避免ASML一家獨大,一直在扶持尼康,尼康在中高端光刻機市場的份額也在逐漸加大。

CPU是如何製造出來的呢?

大家都知道CPU是由沙子為原材料製造出來的,沙子在地球上的資源是非常多的,為什麼CPU還賣那麼貴呢?



主要在於生產CPU過程十分複雜,需要先將沙子提煉成硅,再將硅進行處理提純並最終達到99.9999%的純度,然後製造成單晶硅錠,將其進行切割成片,然後進行研磨直至達到無缺陷的表層,這個就完成了基本的硅晶片。

對硅晶片表層刷光刻膠,使用紫外線對其進行曝光,曝光後進行顯影溶膠,使用化學藥劑按設計電路進行腐蝕刻,清除多餘光刻膠,反覆重複過程最終得晶體管,將離子注入清楚雜質,經過清理和絕緣處理,開始構建各晶體管之間的電路,基本上晶圓完整生產過程大致就是這樣。



完成後還需要對晶圓進行切割,測試,裝片和封裝,完成後進行測試,優質的為高端CPU,劣質的為低端CPU,所以市場上高中低端CPU,其實都是一塊晶圓中生產出來的。

總的來說,CPU確實可以稱之為現今人造物的巔峰,但是科技是在不斷髮展之中,也許不久將來會有新的科技產品超越CPU。

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電腦優分享


這個有點武斷了!人類一直在創造巔峰,又在一次次的衝破巔峰。比如最近我國就利用量子糾纏技術創造了墨子號,實現了量子領域的通信,這不是一個巔峰嗎?就好比前不久谷歌首次發佈量子計算機實現的量子運算規模,不都是一次次的在衝破巔峰嗎?CPU只能代表一個時代的產物,並不是巔峰。人類沒有巔峰,因為人類永遠都在探索的路上。


科學異術家


巔峰是我們共同抗衡的起點,所謂翻過這做山,就是我們在心裡搏擊的根源。


七章法之di


CPU其實是個系統工程,不是單一科技產品,每個環節要求都很高,都有科技含量,你看那個國家有能力完全不與人合作作出高質量的芯片的?


抽筋到天明


只能是臨時的人類最高智慧下的產物。不代表未來。

於自然而言這東西是垃圾,於人類而言這東西方便了生活。


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