中央处理器(CPU,Central Processing Unit)它是一个超大型集成电路,是计算机运算的核心(Core)和控制核心( Control Unit)。其功能主要是解释计算机指令和处理计算机软件中的数据。
CPU的基本结构
CPU一般包括三个部分:基板、核心、针脚如图,目前CPU一般包括基板、核心、针脚三个部分。基板一般为PCB,是核心和针脚的载体。核心和针脚由基板固定,基板将核心和针脚连接成一个整体。核心是由许多晶体管组成的电路。如上图所示,在我们的核心放大图中,我们可以看到不同颜色的部分。同一颜色代表一种由大量晶体管组成的硬件单元,以实现一种功能。不同的颜色代表不同的硬件单元。需要注意的是,在实际的芯片中,并没有颜色的区分,这里只是为了直观,我们才用不同的颜色代表不同的硬件单元。
cpu内部结构显微图
把芯片放在光学显微镜下,看到那些小点是金属垫(metal pad),用于连接芯片内外的电路板。
拉近距离,可以看到金属垫中间的小洞里有一些特殊的结构。
原来是一层层的导线,好像三明治叠在一起。
调整显微镜,依次将焦点对准不同的导线,先上层。
然后,焦点对准中间的导线。
最后是下导线。
硅片层方是硅片层(晶圆),即晶体管的位置。但此时,光学显微镜已达到放大极限,因此必须使用电子扫描显微镜(scanning electron microscope)。
因为没有办法去除导线层,所以首先将芯片切成两个,观察横截面。
芯片底部可以看到,即金属层底部有一些线条。
把底部放大。
肉眼看到大约有六层,都是金属导线,估计是刚才光学显微镜看到的导线层。
换个更好的角度。
电子扫描显微镜的极限是250纳米,而奔三的制造工艺是180纳米(根据wikipedia),所以看不到更细的导线层,更别说下面的晶体管了。
从另一个角度来看,从上到下,它仍然是一层叠加的导线。晶体管层仍然看不见,因为目前无法去除这些导线。