【IT168评测中心】众所周知，制造CPU的主要原料是硅，但是硅又从哪来？答案是沙子。没错，硅就是从我们生活中最常见的沙子中提取出来的最纯净的硅原料制成。除去硅，还需要一些金属来制作连接线，目前制作CPU所使用的金属是铝和铜。这两种金属各有优点，铝的电迁移特性要好于铜，而使用铜可以减小芯片的面积，因为铜的电阻比铝低，电流通过速度更快。

    有了以上原料再加上一些化学原料，我们就可以制造CPU了。当然，制造过程就没有想象中那么简单了，需要一个非常复杂的制造过程才能实现，下面我们就来了解一下CPU制造的流程。

    在制造CPU前，当然首先要进行设计。要考虑使用什么样的芯片？能集成多少晶体管在芯片上？什么样的芯片尺寸是最优化的尺寸？用什么工艺来制作芯片？……

    这个部分非常重要，需要设计师精确的设计、模拟测试以保证设计是全无问题的，不然制造出来的可能就是高科技废品了。

    这里，我们要说一下制造工艺来了。通常我们所说的65纳米、45纳米不是加工生产线，而是指工艺尺寸，代表在一块硅晶圆片上集成所数以万计的晶体管之间的连线宽度。65纳米就是说晶体管的连线宽度是65nm，那么45纳米工艺就是把连线宽度减少了20nm。新的工艺可以减小芯片体积和耗电量，降低功耗和发热量，大幅度的提高性能。

    接下来对硅原料进行提纯、整形来制作硅锭。再将硅锭进行切片，进行镜面加工来确保表面绝对光滑。最后检查加工后的切片是否存在问题。最后一步的检查非常重要，直接决定了CPU的质量。

    最后，在切片中掺入一些物质做成半导体材料，再按照设计图纸把晶体管电路刻在上面做成标准切片。

    前期工作完成后，就开始制造过程了。

    涂层

    把标准切片放入高温炉中加热，通过控制时间让切片表面生成一层绝缘膜- 二氧化硅膜。然后在二氧化硅膜上面再涂上一层感光层，这层物质在干燥时具有很好的感光效果，而且在光刻蚀过程结束之后，能够通过化学方法将其溶解并除去。

    模板

    模板是按照设计的电路样式制作的有镂空的模具，通过使用一种非常复杂的机器发出紫外线，按照模板镂空出来的样式把切片某些部分变成可溶解的。

    光蚀刻

    这一步是整个制造过程中非常复杂的步骤。光刻蚀过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕， 由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜。刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一步刻蚀都是一个复杂而精细的过程。并且一块芯片需要N层的切片组成，需要一层一层进行蚀刻。

    添加中间层

    在完成光蚀刻，在切片中间加入多晶硅或者金属当作中间层实现导电连接，通过设定中间层的镂空位置使层与层直接连接起来组成一个三维结构的电路。

    掺杂

    去除残留的感光层以后，剩下的就是到处沟道大的二氧化硅层和暴露出来的硅层，然后使用化学方式进行离子轰击，修改暴露出来的硅层，改变晶体管的开关。通过掺杂这一步骤，创建全部晶体管直接的电路连接。

    创建连接线

    这一步骤是加入层与层的连接，重复模板和光蚀刻的步骤。

    添加金属

    接下来，就要把金属也就是铝或者铜加入层间，形成电子连接线。

    完成芯片

    一个芯片包含成千上万的晶体管，在复杂的制造过程后难免会出现一些问题，那就要进行一项又一项的测试，发现有问题的部分会被挑出来单独测试来确定是否要重做。

    至此，一个芯片就被制造出来了，接下来的步骤就是封装，常用的封装方式有倒装芯片封装（Flip-chip packaging）和层叠芯片封装（stacked-chip packaging）。

    封装以后就可以在对应接口规格的主板上使用了，基本上Intel和AMD都会再覆盖一个散热层在CPU上。

    虽然已经可以使用了，但是还没有完工，最后的步骤在CPU成品出来以后，进行全方位的功能检测。通过功能检测以后就会产生不同等级的产品，运行频率高的芯片就打上高频率产品的名称，低频率的则改造成其他低频率产品。而最后肯定会出现一些有不足之处的新品，比如缓存上有些问题，那么就屏蔽掉一些缓存，降低性能改造成更低一级的产品出售。