手机处理器为什么那么难造？

科技男爵

说简单点，手机处理器是一个小型化的集成电路，在上边制作了许多的半导体元件，利用这些半导体元件实现运算处理。

手机处理器为什么那么难造？

虽然表面看起来就那么一点点，但是它集合了人类所有的科技知识，一个小小处理器里面含有几百亿甚至几千亿个很小的晶体管，还有相当复杂的电路结构。仅仅有钱是造不出来的，技术的积累和产业链的形成都是一个长久的过程。

从芯片设计、芯片制造、芯片封装测试，芯片最主要的就是工艺，工艺中最难的就是制造。设计相对来说比较轻松，有部分设计公司还是可以设计出来的, 比如高通、博通。一旦CPU制造工艺的升级，晶圆厂建设的耗资就是几何倍数上涨，这样能制造出来的就屈指可数了，世界上掌握了核心机密生产技术只有三星、台积电。

作为发展中的中国更用说了，这项技术起步太晚了，早已被外国的企业甩开了。加之现在很重视专利技术，很多芯片的技术已经被国外的公司申请了，如果想别人的，就是付出高昂的专利费用，或者避开这项专利去研究新的技术，难度是非常大的。

商业新思维8

一、处理器架构

Intel在过去几年里默默地烧了70亿美元钞票，表示累了不想说话，并砍掉了凌动处理器产品线。市场反馈冷淡并不意味着X86架构不好，而是用在低功耗设备上表现不尽如人意。再回头看看国产X86芯片，好吧没得选了。

无敌是多么，多么寂寞。ARM在5月底推出Cortex-A73核心，高通和三星反应冷淡，表示自主架构还能再战一年。真正的大招其实是Mali-G71图形核心，生来为应对AR/VR和4K屏幕。真是好家伙，公版最强的A73和G71我全要了。

考虑到我们是个小奸商，像A73、G71这种大餐不能上太多，而物美价廉的开胃小菜A53倒不妨多来几盘。什么，GPU核心数太少？拉紧裤腰带肚子就不饿了，还有比提升GPU频率更简单的方法吗？省电要从削减硬件配置做起，手动眼斜。

二、调制解调器

方案一：抱紧Intel大腿

相比早前黯然离场的NVIDIA，Intel在移动处理器市场虽然同样不如意，但瘦死的骆驼比马大，好歹建立起自己的基带业务。有消息称下一代iPhone将可能采用Intel基带芯片。呵呵，不如和苹果一起品尝Intel留下的果实。

Intel XMM 7360支持LTE-FDD、LTE TDD、EDGE、DC-HSPA 、TD-SCDMA五种通信模式，以及三载波聚合，4G网络接入能力为Cat.10。但不支持CDMA网络是个硬伤，只能做到双网通，全网通还得再想办法。

方案二：抱紧高通大腿

如果外挂高通Modem，再缴纳一笔不菲的专利费，还不如直接用高通的处理器。就算不依靠高通支持CDMA网络，下游企业使用时也会触及相关专利，比如珠海某厂商。三星的做法是国行S7全用骁龙820，看来我司的电信手机也要换装骁龙芯片，价格嘛略贵一些。

方案三：存钱买买买

高通放学别走，我要买下你——的芯片。等到我司发展壮大的那一天，通过并购企业积累技术就不是什么难事了。当然这取决于下一笔小横财的数额，以及能否顺利熬过这个冬季。唉，听起来有点小感伤呢，做个企业家真心不容易。

小结：基带全部靠买，移动/联通版外挂Intel基带，电信版换用骁龙芯片

三、工艺制程 三星计划引进半导体光刻顶级供应商ASML的NXE3400光刻机，通过极紫光（EUV）微影技术实现7nm制程工艺，时间节点为2017年上半年。考虑到我们是个小奸商，第一批7nm良率和价格恐怕难以消化，螃蟹还是让别人先吃好了。 据外媒Re/code消息，三星半导体高级主管Kelvin Low表示，将在今年晚些时候投产10nm级别制程工艺，性能表现上有10%的提升。除此之外，三星还计划优化14nm制程的成本，以吸引更多潜在用户。比上不足比下有余，我司可以考虑抄底14nm工艺。 反观友商纷纷在工艺制程上加紧脚步，联发科CTO周渔君表示Helio X30将会采用10nm制程，2016年年底发布，并于2017年量产。而在2017年下半年联发科会做7nm的实验，10nm的下一步就是7nm。看来我司今后会有不小压力。 小结：抄底14nm制程，与苹果A9同款哦。 四、落地成本 半导体行业分析 据半导体市场调研公司IC Insights的数据，2015年半导体行业研发支出高达564亿美元，Top10分别是Intel、高通、三星、博通、台积电、美光、联发科、海力士和意法半导体。其中高通、联发科、台积电分别作为半导体垂直整合型公司（IDM）、IC设计公司、晶圆代工厂的代表，各自研发支出为121.28亿刀、14.60亿刀和20.68亿刀。 台积电今年全力冲刺先进的制程，预估研发支出增至22亿美元，研发人数扩充至5690人，创下历史新高。而竞争对手三星计划引进NXE3400极紫光刻机，单台设备造价高达9000万欧元。半导体巨头真会玩。

铁王被狗密吹毁了

SoC是集成处理器（包括CPU、GPU、DSP）、存储器、基带、各种接口控制模块、各种互联总线在内的完整系统，其典型代表为手机芯片。

苹果iPhone 11核心处理器采用A13仿生芯片，声称CPU/GPU均超过业界旗舰芯片，但仍然外挂英特尔基带，所以偏远山区手机信号饱受诟病。

就连高通骁龙直到855系列，上5G网络也要靠外挂X50基带，目前只有华为麒麟SOC实现全集成，这得益于7nm工艺，但是5G芯片功耗也不小，解决这些问题有难度。

目前看手机处理器单核性能，苹果＞高通＞华为＞三星＞联发科，多核性能麒麟990可与骁龙855一战，而iOS和安卓不能简单比较。

其实从小米造澎湃处理器，瑞芯造平板电视芯片来看，根据ARM公版架构造手机处理器不难，难的是集成度、性能、功耗要面面俱到，这没有几十年的研发投入，那是痴人说梦。

千里之行始于足下，九层之台起于累土。手机处理器跟国产计算机CPU一样道理，只要功夫深铁杵磨成针，金钱人力物力真正投入研发制造，经过一定时间的沉淀，肯定能走出自己的路。

只不过有些时机是错过了就不再来，追赶者要付出更多、更艰辛的努力。然而，是跟着别人屁股后面赚快钱，还是扎扎实实练好功力，韬光养晦徐图自强，我想中国还是选择后者。

奇客

芯片是“集成电路”的俗称。集成电路有模拟集成电路和数字集成电路，如果一片集成电路（芯片）中既有模拟电路又有数字电路，则称其为数模混合集成电路。

CPU是中央处理器，包含运算器和控制器，是数字电路。如果将运算器和控制器集成在一片集成电路上，就称之为微处理器。目前人们将中央处理器与微处理器已经混为一谈了。

因此，CPU是一种数字芯片，只是众多芯片中的一类。

CPU的制造是一项极为复杂的过程，当今世上只有少数几家厂商具备研发和生产CPU的能力。CPU的发展史也可以看作是制作工艺的发展史。

CPU（Centralprocessingunit）是现代计算机的核心部件，又称为“微处理器（Microprocessor）”。对于PC而言，CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。Intelx86架构已经经历了二十多个年头，而x86架构的CPU对我们大多数人的工作、生活影响颇为深远。

制造CPU的基本原料

如果问及CPU的原料是什么，大家都会轻而易举的给出答案—是硅。这是不假，但硅又来自哪里呢？其实就是那些最不起眼的沙子。难以想象吧，价格昂贵，结构复杂，功能强大，充满着神秘感的CPU竟然来自那根本一文不值的沙子。当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行。不过不是随便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑细选，从中提取出最最纯净的硅原料才行。试想一下，如果用那最最廉价而又储量充足的原料做成CPU，那么成品的质量会怎样，你还能用上像现在这样高性能的处理器吗？

英特尔技术人员在半导体生产工厂内使用自动化测量工具，依据严格的质量标准对晶圆的制造进度进行监测。

除去硅之外，制造CPU还需要一种重要的材料就是金属。目前为止，铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料，而铜则逐渐被淘汰，这是有一些原因的，在目前的CPU工作电压下，铝的电迁移特性要明显好于铜。所谓电迁移问题，就是指当大量电子流过一段导体时，导体物质原子受电子撞击而离开原有位置，留下空位，空位过多则会导致导体连线断开，而离开原位的原子停留在其它位置，会造成其它地方的短路从而影响芯片的逻辑功能，进而导致芯片无法使用。这就是许多Northwood PenTIum 4换上SNDS（北木暴毕综合症）的原因，当发烧友们第一次给Northwood PenTIum 4超频就急于求成，大幅提高芯片电压时，严重的电迁移问题导致了CPU的瘫痪。这就是intel首次尝试铜互连技术的经历，它显然需要一些改进。不过另一方面讲，应用铜互连技术可以减小芯片面积，同时由于铜导体的电阻更低，其上电流通过的速度也更快。

除了这两样主要的材料之外，在芯片的设计过程中还需要一些种类的化学原料，它们起着不同的作用，这里不再赘述。

CPU 是怎么被制造出来的

（ 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。

珠穆朗玛de

时常听到有人说：芯片的制造难度不亚于原子核。

很多人觉得太过夸张，但这是很有道理的，这充分说明了芯片的难度有多高。对于现代国家而言，研发原子核其实并不难，只是国际有明文条例禁止而已，而掌握芯片技术的国家屈指可数，主要是美国、韩国、日本、中国等。并且，大部分芯片都被几大公司控制，如英特尔、AMD、高通、三星等。

手机芯片主要分为研发设计阶段和生产制造阶段，两个都很重要。像苹果、高通、华为属于芯片研发公司，并没有独立的生产部门，而是将设计好的芯片方案交付给台积电、三星这些代工企业来生产。而英特尔、三星这种公司就属于既能独立设计芯片又能制造芯片的企业，相对较少。

芯片的研发与设计就像无底洞，这是一个风险极高的产业，我们都知道拥有芯片技术的公司很牛逼，但可知背后的辛酸。华为海思用十几二十年的时间研发芯片，也就这两年才真正达到一流水准，谁也不知道过去这么多个春秋里华为到底砸了多少钱到芯片中。全世界几乎所有智能设备使用的芯片都离不开英国ARM公司的授权，芯片研发的基础就是ARM公司提供的架构和指令集。

大部分光刻机都被西方国家以及日韩买断，中国公司很难买到，这也是中国芯片制造不发达的原因之一。全世界最顶级的光刻机来自荷兰，其次是日本。

iT科技菌

不是难造，好比别人比你先跑一万米。然后停下来休息完后。再和你同时跑。你要跑完这一万米不是特别难。国家有决心现在的芯片都能做出来，问题是等你做完别人又跑完了1万米。现实不是你只要跑到现在这里就可以了。现实是你要反超人家你才有活路。联发科世界第二大手机芯片厂惨不惨！他都比大家领先8000米！

黑暗血缘

为什么会觉得手机芯片会好制造？如果好造，因特尔高通的生意会没有人去抢？那些海量的专利是吃干饭的？绕开那些专利要付出很大的代价以及很好的研发运气。如果侵犯专利权，那些公司会很乐意发起索赔的。想要赶超，只能不断地技术积累，当目前的技术过时的时候，在新技术领域分一杯羹。目前技术没有过时，或者专利没有过期，放言超越？听听就好了。

sonow97

提纯和光刻是制造CPU的重大难点 那光刻机就是我们需要突破的重大技术难点 相关技术的封锁 使得我们现在没有自主知识产权的光刻机 如果突破光刻机这个重大障碍 相信我们也能造出属于自己的CPU

BoeingY

现在手机处理器，简称cpu，产品目前代表了人类科技的最顶端，制造和加工难度是最大的，因为对工艺的精度要求太高很难很难达到那个要求。

赣北阿鑫

手机处理器目前代表了人类科技的最顶端，制造和加工难度是最大的，因为对工艺的精度要求太高很难很难达到那个要求。