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�(jì)算機(jī)芯片
閱讀�5621時間�2017-12-12 09:39:13

�(jì)算機(jī)芯片是一種用硅材料制成的薄片,其大小僅有手指甲的一半。一個芯片是由幾百個微電路連接在一起的,體積很�,在芯片上布滿了�(chǎn)生脈沖電流的微電��

概述

  芯片�(zhǔn)確地說就是硅�,也叫集成電�。它是微電子技�(shù)的主要產(chǎn)品。所謂微電子是相�"�(qiáng)�"�"弱電"等概念而言,指它處理的電子信號極其微小,它是現(xiàn)代信息技�(shù)的基�(chǔ)。計(jì)算機(jī)芯片是一種用硅材料制成的薄片,其大小僅有手指甲的一�。一個芯片是由幾百個微電路連接在一起的,體積很�,在芯片上布滿了�(chǎn)生脈沖電流的微電�。計(jì)算機(jī)芯片利用這些微電�,就能夠完成控制�(jì)算機(jī)、自動化裝置制和其它各種�(shè)備所需要的操作。計(jì)算機(jī)芯片�(nèi)的電路很�,它使用的電流也很小,所以也稱芯片為微電子器�。微型計(jì)算機(jī)中的主要芯片有微處理芯片、接口芯�、存儲器芯片�

�(fā)�

  1950~1960年的空中競爭非常激�。美國為了在飛船有限的空間內(nèi)做更多的事要求設(shè)備的體積小而再小,以便在很小的空間�(nèi)能裝更多的電子設(shè)�,從而發(fā)展芯�。許多生�(chǎn)者很快利用芯片體積小,消耗電流少的優(yōu)�(diǎn),�(jìn)一步生�(chǎn)了微型計(jì)算器和微型計(jì)算機(jī)�
  自從臺電子管�(jì)算機(jī)�(fā)明后�1974年,三個美國科�(xué)家巴�、肖克萊和布拉坦�(fā)明了晶體�。最早的晶體管是用鍺半導(dǎo)體制成的,后來才使用硅半�(dǎo)體晶體管。大�1953年晶體管才開始用于計(jì)算機(jī)�
  1958年在美國得克薩斯儀器公司工作的美國人杰克吉爾比提出將兩個晶體管放在一片芯片上的設(shè)�,從而發(fā)明了個集成電路。隨著技�(shù)�(jìn)�,集成電路規(guī)模越來越大,功能越來越強(qiáng)�
  自從1958年發(fā)明芯片以來,芯片�(fā)展非常迅�,直到現(xiàn)在仍在繼�(xù)�(fā)展。每�(dāng)出現(xiàn)一個新的自動裝置或功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī),多是由于研制出了新的功能更�(qiáng)的芯�。計(jì)算機(jī)生產(chǎn)者們一直在努力制造功能更�(qiáng)的芯片,來提高芯片的集成度和工作速度�
  重大�(fā)展史
  1�1971�,英特爾公司推出了枚微處理器—�4004芯片�
  意義:開始了人類將智能內(nèi)嵌于電腦和無生命�(shè)備的歷程,標(biāo)志著電腦芯片技�(shù)從此開始騰飛�
  2�1974年,英特爾公司推出了劃時代的處理�,Intel8080�
  特點(diǎn):采用復(fù)雜的指令集以�40管腳封裝,其功能�8008�10�,每秒能�(zhí)�29萬條指令�
  3�1993�,具有里程牌意義的IntelPentium處理器正式發(fā)布;
  意義:宣布個人電腦開始�(jìn)入多媒體時代�
  4�1998�,英特爾�(fā)布了PentiumIIXeon處理器;
  �(shè)�(jì):Xeon主要�(shè)�(jì)來運(yùn)行商�(yè)軟件、因特網(wǎng)服務(wù)、公司數(shù)�(jù)存儲、數(shù)�(jù)歸類、數(shù)�(jù)庫、電�,機(jī)械的自動化設(shè)�(jì)��
  5�2003�3�,英特爾�(fā)布一種完整的�(jì)算機(jī)解決方案——迅馳移動計(jì)算技�(shù)�

工作原理

  芯片的襯底材料是具有n-或p-型的輕摻雜質(zhì)單晶硅層。它起兩個作�,一是作為在其上面和�(nèi)部制造集成電路的物理介質(zhì),另一作用是作為電路本身的一部分,構(gòu)成芯片核心的半導(dǎo)體電路和微型晶體管通過沉積或刻蝕直接構(gòu)建在單晶硅表面上�
  芯片的工作速度與芯片內(nèi)電路之間信號傳送路程的長短有關(guān),路程越短速度越快,反之則越慢。芯片的工作時間單位是以納秒�(jì)量的�
  芯片中的電路越緊密地?cái)D在一起,芯片的工作速度越快,而且由于更多的電路被�(shè)�(jì)在同樣面積的硅片�,芯片的功能更強(qiáng)。實(shí)際中芯片所做的工作都是由晶體管完成�。芯片的代碼用兩種信號表�,即電壓信號代碼。它包括兩種狀�(tài),被分別稱為高電平和低電平狀�(tài),也可以用數(shù)字表示這兩種信�,即用�1”表示高電壓信號,用�0”表示低電壓信號(�1”和�0”在二�(jìn)制代碼中叫做“位�(bit,binarydigits的縮�)�。這兩種狀�(tài)分別用VIH和HIL兩個電壓域值表�,且VIH>HIL。VIH被稱為高邏輯閥,HIL被稱為低邏輯�。如果某節(jié)�(diǎn)電壓V滿足不等式V>HIL,則�(rèn)為該節(jié)�(diǎn)處于高狀�(tài),而如果V<VIH,則為低狀�(tài)。如果一個節(jié)�(diǎn)的電壓V滿足不等式HIL<V<VIH,則狀�(tài)不確定�
  芯片電路中由于晶體管的導(dǎo)通與斷開而產(chǎn)生的一串電信號,也叫做信號�。信號流可以用來表示�(shù)�、字母和其它各種信息的代��

制�

  要在大約5平方毫米的薄硅片上制作數(shù)百個電�,需要非常精密的生產(chǎn)技�(shù)。芯片上的元件是用微米測量的,定位時的精密度�1-2毫米。芯片是在超凈化的工廠內(nèi),使用由具有專門技�(shù)的計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器制造的。在制造過程中需要用高倍顯微鏡對芯片�(jìn)行觀察�
  制造芯片時,將元件和電路連線置于硅片的表面和�(nèi)�,形�9-10個不同的層次。在真空中生成圓柱形的純硅晶體,然后將其切成0.5毫米厚的圓片,將圓片的表面磨得極其光�。利用存儲在電子�(jì)算機(jī)存儲器里的電路設(shè)�(jì)程序,為芯片的各層制造一組“光�?�?,這種掩模是正方形的玻�。用照相處理的辦法或電子流平板印刷技�(shù)將每一層的電路圖形印在每一塊玻璃掩模式上,因而玻璃僅有部分透光。當(dāng)上述圓片被徹底清洗干凈后,再放入灼熱的氧化爐�(nèi),使其表面生成二氧化硅薄絕緣�。然后再涂上一層軟的易感光的塑料(稱為光刻膠或光致抗蝕劑)。將掩模放在圓片的上�,使紫外線照射在圓片�,使沒有掩模保護(hù)的光刻膠變硬。用酸腐蝕掉沒有曝光部分的光刻膠及其下面的二氧化硅薄�,裸露的硅區(qū)部分再做�(jìn)一步處��
  用離子植入法將摻雜物摻入硅中�(gòu)成元件的n型和p型部�,在硅片上形成元件。此時硅片上部是鋁連接�,兩層連接層之間被二氧化硅絕緣層隔開。鋁連接層由蒸發(fā)工藝生成,有掩模確定它的走線�
  �(dāng)整個制造過程完成以�,使用電探針對每一個芯片�(jìn)行檢�(yàn)。將不合格的�(chǎn)品淘�,其它產(chǎn)品�(jìn)行封裝后在不同溫度及�(huán)境條件下的檢�(yàn),最終成為出廠的芯片�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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