CPU(Central Processing Unit),又称为中心处理器或者Microprocessor微处理器。CPU是计算机的核心,如果把电源比喻成人的心脏,那么CPU就是大脑,因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据。CPU的速度决定了你的计算机的性能。
从外表看来,CPU常常是矩形或正方形的块状物,通过密密麻麻的众多管脚与主板相连。CPU的内部核心是一片大小通常不到1/4英寸的薄薄的硅晶片(其英文名称为die,核心)。在这块小小的硅片上,密布着数以百万计甚至上亿个晶体管,它们好像大脑的神经元,相互配合协调,完成着各种复杂的运算和操作。

P4 northwood内部核心图
Intel发布的第一颗处理器4004仅仅包含2000个晶体管,而随着制造工艺的进步,目前最新的Intel Core 2 QX6700 处理器包含超过晶体管数量为5亿8200万。

Intel Core 2 QX6700 4核心CPU采用采用的是0.065微米技术工艺
那么,集成了如此之多晶体管的CPU是怎样制造出来的呢?
·1、切割晶圆
硅能成为生产CPU核心的半导体材料主要是因为其分布的广泛性和价格便宜。此外,硅可以形成品质极佳的大块晶体。
用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,得到直径8英寸甚至更大而厚度不足1毫米的圆形薄片——晶片(也叫晶圆)。一片晶片可以划分切割成许多小片,每一小片就是一块单独CPU的核心。
·2、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复杂内部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。
·3、蚀刻(Etching)
用溶剂将被紫外线照射过的光阻物清除,然后再采用化学处理方式,把没有覆盖光阻物质部分的硅氧化物层蚀刻掉。然后把所有光阻物质清除,就得到了有沟槽的硅基片。
·4、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。
·5、离子注入(IonImplantation)
通过离子轰击,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,形成门电路。接下来的步骤就是不断重复以上的过程。一个完整的CPU内核包含大约20层,层间留出窗口,填充金属以保持各层间电路的连接。
·6、测试封装
完成最后的测试工作后,切割硅片成单个CPU核心并进行封装,一个CPU便制造出来了。

