許多對(duì)電腦知識(shí)略知一二的朋友大多會(huì)知道 CPU 里面最重要的東西就是晶體管了，提高 CPU 的速度，最重要的一點(diǎn)說(shuō)白了就是如何在相同的CPU面積里面放進(jìn)去更加多的晶體管。

由于 CPU 實(shí)在太小，太精密，里面組成了數(shù)目相當(dāng)多的晶體管，所以人手是絕對(duì)不可能完成的（笑），只能夠通過(guò)光刻工藝來(lái)進(jìn)行加工的。這就是為什么一塊 CPU 里面為什么可以數(shù)量如此之多的晶體管。

晶體管其實(shí)就是一個(gè)雙位的開(kāi)關(guān)：即開(kāi)和關(guān)。如果您回憶起基本計(jì)算的時(shí)代，那就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)需要進(jìn)行工作的全部。兩種選擇，開(kāi)和關(guān)，對(duì)于機(jī)器來(lái)說(shuō)即0和1。

那么如何制作一個(gè)CPU 呢? 以下我們用英特爾為例子告訴大家。

首先：取出一張利用激光器剛剛從類似干香腸一樣的硅柱上切割下來(lái)的硅片，它的直徑約為 20cm。除了 CPU 之外，英特爾還可以在每一硅片上制作數(shù)百個(gè)微處理器。每一個(gè)微處理器都不足一平方厘米。 接著就是硅片鍍膜了。相信學(xué)過(guò)化學(xué)的朋友都知道硅(Si)這個(gè)絕佳的半導(dǎo)體材料，它可以電腦里面最最重要的元素??！在硅片表面增加一層由我們的老朋友二氧化硅(SiO2)構(gòu)成的絕緣層。這是通過(guò) CPU 能夠?qū)щ姷幕A(chǔ)。

其次就輪到光刻膠了，在硅片上面增加了二氧化硅之后，隨后在其上鍍上一種稱為“光刻膠”的材料。這種材料在經(jīng)過(guò)紫外線照射后會(huì)變軟、變粘。然后就是光刻掩膜，在我們考慮制造工藝前很久，就早有一非常聰明的美國(guó)人在腦子里面設(shè)計(jì)出了 CPU，并且想盡方法使其按他們的設(shè)計(jì)意圖工作。CPU 電路設(shè)計(jì)的照相掩膜貼放在光刻膠的上方。照相字后自然要曝光“沖曬”了，我們將于是將掩膜和硅片曝光于紫外線。這就象是放大機(jī)中的一張底片。該掩膜允許光線照射到硅片上的某區(qū)域而不能照射到另一區(qū)域，這就形成了該設(shè)計(jì)的潛在映像。

一切都辦妥了之后，就要到相當(dāng)重要的刻蝕工藝出場(chǎng)了。我們采用一種溶液將光線照射后完全變軟變粘的光刻膠“塊”除去，這就露出了其下的二氧化硅。本工藝的最后部分是除去曝露的二氧化硅以及殘余的光刻膠。對(duì)每層電路都要重復(fù)該光刻掩膜和刻蝕工藝，這得由所生產(chǎn)的 CPU 的復(fù)雜程度來(lái)確定。盡管所有這些聽(tīng)起來(lái)象來(lái)自“星球大戰(zhàn)”的高科技，但刻蝕實(shí)際上是一種非常古老的工藝。幾個(gè)世紀(jì)以前，該工藝最初是被藝術(shù)家們用來(lái)在紙上、紡織品上甚至在樹(shù)木上創(chuàng)作精彩繪畫的。在微處理器的生產(chǎn)過(guò)程中，該照相刻蝕工藝可以依照電路圖形刻蝕成導(dǎo)電細(xì)條，其厚度比人的一根頭發(fā)絲還細(xì)許多倍。

接下來(lái)就是摻雜工藝。現(xiàn)在我們從硅片上已曝露的區(qū)域開(kāi)始，首先倒入一化學(xué)離子混合液中。這一工藝改變摻雜區(qū)的導(dǎo)電方式，使得每個(gè)晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)。將此工藝一次又一次地重復(fù)，以制成該 CPU 的許多層。不同層可通過(guò)開(kāi)啟窗口聯(lián)接起來(lái)。電子以高達(dá) 400MHz 或更高的速度在不同的層面間流上流下，窗口是通過(guò)使用掩膜重復(fù)掩膜、刻蝕步驟開(kāi)啟的。窗口開(kāi)啟后就可以填充他們了。窗口中填充的是種最普通的金屬－鋁。終于接近尾聲了，我們把完工的晶體管接入自動(dòng)測(cè)試設(shè)備中，這個(gè)設(shè)備每秒可作一萬(wàn)次檢測(cè)，以確保它能正常工作。在通過(guò)所有的測(cè)試后必須將其封入一個(gè)陶瓷的或塑料的封殼中，這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了。

目前，英特爾已經(jīng)量產(chǎn)10nm芯片，7nm芯片還在研發(fā)之中。盡管微處理器的基本原料是沙子(提煉硅)，但工廠內(nèi)空氣中的一粒灰塵就可能毀掉成千上萬(wàn)的芯片。因此生產(chǎn) CPU 的環(huán)境需非常干凈。事實(shí)上，工廠中生產(chǎn)芯片的超凈化室比醫(yī)院內(nèi)的手術(shù)室還要潔凈1萬(wàn)倍。“一級(jí)”的超凈化室最為潔凈，每平方英尺只有一粒灰塵。為達(dá)到如此一個(gè)無(wú)菌的環(huán)境而采用的技術(shù)多令人難以置信。在每一個(gè)超凈化室里，空氣每分鐘要徹底更換一次。空氣從天花板壓入，從地板吸出。凈化室內(nèi)部的氣壓稍高于外部氣壓。這樣，如果凈化室中出現(xiàn)裂縫，那么內(nèi)部的潔凈空氣也會(huì)通過(guò)裂縫溜走－防止受污染的空氣流入。

但這只是事情一半。在芯片制造廠里，Intel 有上千名員工。他們都穿著特殊的稱為“兔裝”的工作服。兔裝是由一種特殊的非棉絨、抗靜電纖維制成的，它可以防止灰塵、臟物和其它污染損壞生產(chǎn)中的計(jì)算機(jī)芯片。這兔裝有適合每一個(gè)人的各種尺寸以及一系列顏色，甚至于白色。員工可以將兔裝穿在在普通衣服的外面，但必須經(jīng)過(guò)含有 54 個(gè)單獨(dú)步驟的嚴(yán)格著裝程序。而且每一次進(jìn)入和離開(kāi)超凈化室都必須重復(fù)這個(gè)程序。因此，進(jìn)入凈化室之后就會(huì)停留一陣。在制造車間里，英特爾的技術(shù)專家們切割硅片，并準(zhǔn)備印刻電路模板等一系列復(fù)雜程序。這個(gè)步驟將硅片變成了一個(gè)半導(dǎo)體，它可以象晶體管一樣有打開(kāi)和關(guān)閉兩種狀態(tài)。

這些打開(kāi)和關(guān)閉的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于數(shù)字電碼。把成千上萬(wàn)個(gè)晶體管集成在英特爾的微處理器上，能表示成千上萬(wàn)個(gè)電碼，這樣您的電腦就能處理一些非常復(fù)雜的軟件公式了。

整理自網(wǎng)絡(luò)。