cpu制造工艺如何性能
cpu制造工艺如何性能
要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。它的先进与否决定了CPU的性能优劣。下面是学习啦小编为你整理相关的内容，希望大家喜欢!
cpu制作工艺定义
通常我们所说的CPU(中央处理器)“制造工艺”指得是在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。它的先进与否决定了CPU的性能优劣。
cpu制作过程
硅提纯
硅生产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300毫米，而CPU厂商正在增加300毫米晶圆的生产。
切割晶圆
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。
影印
影印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。
蚀刻
蚀刻这是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。
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。
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。
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。
cpu性能是怎么样的
1.主频
主频，也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率，例如我们常说的P4(奔四)1.8GHz，这个1.8GHz(1800MHz)就是CPU的主频。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快。主频=外频X倍频。
此外，需要说明的是AMD的Athlon XP系列处理器其主频为PR(Performance Rating)值标称，例如Athlon XP 1700+和1800+。举例来说，实际运行频率为1.53GHz的Athlon XP标称为1800+，而且在系统开机的自检画面、Windows系统的系统属性以及WCPUID等检测软件中也都是这样显示的。
2.外频
外频即CPU的外部时钟频率，主板及CPU标准外频主要有66MHz、100MHz、133MHz几种。此外主板可调的外频越多、越高越好，特别是对于超频者比较有用。
3.倍频
倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。例如Athlon XP 2000+的CPU，其外频为133MHz，所以其倍频为12.5倍。
4.接口
接口指CPU和主板连接的接口。主要有两类，一类是卡式接口，称为SLOT，卡式接口的CPU像我们经常用的各种扩展卡，例如显卡、声卡等一样是竖立插到主板上的，当然主板上必须有对应SLOT插槽，这种接口的CPU目前已被淘汰。另一类是主流的针脚式接口，称为Socket，Socket接口的CPU有数百个针脚，因为针脚数目不同而称为Socket370、Socket478、Socket462、Socket423等。
5.缓存
缓存就是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，因此速度极快，所以又被称为高速缓存。与处理器相关的缓存一般分为两种——L1缓存，也称内部缓存;和L2缓存，也称外部缓存。例如Pentium4“Willamette”内核产品采用了423的针脚架构，具备400MHz的前端总线，拥有256KB全速二级缓存，8KB一级追踪缓存，SSE2指令集。
内部缓存(L1 Cache)
也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率，内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，L1缓存越大，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大，L1缓存的容量单位一般为KB。
外部缓存(L2 Cache)
CPU外部的高速缓存，外部缓存成本昂贵，所以Pentium 4 Willamette核心为外部缓存256K，但同样核心的赛扬4代只有128K。
6.多媒体指令集
为了提高计算机在多媒体、3D图形方面的应用能力，许多处理器指令集应运而生，其中最著名的三种便是Intel的MMX、SSE/SSE2和AMD的3D NOW!指令集。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、3D运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。