芯(xin)(xin)片(pian)是半導體(ti)元件產品的(de)統稱(cheng),是集成電路的(de)載體(ti),由晶圓分割(ge)而成。可以將芯(xin)(xin)片(pian)劃分為功(gong)能(neng)芯(xin)(xin)片(pian)和(he)存(cun)儲芯(xin)(xin)片(pian),我們常說(shuo)的(de)電腦的(de)CPU和(he)手機CPU就是一(yi)(yi)種功(gong)能(neng)芯(xin)(xin)片(pian),存(cun)儲芯(xin)(xin)片(pian)又稱(cheng)電腦閃(shan)存(cun)即Flash這類。芯(xin)(xin)片(pian)就像(xiang)是人(ren)類的(de)大腦,隨著科技的(de)不斷(duan)發展,其重要性愈(yu)發突出(chu)。本期(qi)專題(ti)就讓我們一(yi)(yi)起來(lai)了解(jie)下芯(xin)(xin)片(pian)的(de)相關知(zhi)識。
芯片,又稱微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、集成電路(英語:integrated circuit, IC)。是指內含集成電路的硅片,體積很小,常常是計算機或其他電子設備的一部分。
芯片內部都是半導體材(cai)料,大部份(fen)都是硅材(cai)料,里(li)面的(de)電(dian)容(rong),電(dian)阻,二(er)極管(guan),三極管(guan)都是用(yong)半導體做出來(lai)的(de)。
芯片對于電(dian)器而言相當(dang)于人(ren)體大(da)腦一樣,它具有十分強大(da)的運算(suan)、處理、協調(diao)能力。
芯片的工作(zuo)原理是將電路制造在半導體芯片表面上(shang)從而進行運算與處理。
1、根(gen)據晶體管(guan)工作(zuo)方式分
數字芯(xin)(xin)片(pian)(pian)和模擬(ni)芯(xin)(xin)片(pian)(pian),數字芯(xin)(xin)片(pian)(pian)主(zhu)要用(yong)于計算機和邏輯控(kong)制領域,模擬(ni)電路主(zhu)要用(yong)于小信號放(fang)大處理領域。
2、根據工藝(yi)分
雙極芯片和(he)CMOS芯片。
3、根據規模分
超大(da)規(gui)模(mo)(mo),大(da)規(gui)模(mo)(mo),中規(gui)模(mo)(mo),小規(gui)模(mo)(mo)幾(ji)類。
4、根(gen)據功率(lv)分
信(xin)號處理芯片和功(gong)率芯片兩類。
5、依據封裝分
直插和表(biao)面貼(tie)裝兩類。
6、根據使(shi)用環境(jing)分(fen)
航天級芯(xin)(xin)(xin)片,汽(qi)車級芯(xin)(xin)(xin)片,工業級芯(xin)(xin)(xin)片和商業級芯(xin)(xin)(xin)。
1、計算(suan)機芯(xin)片(pian)
如果(guo)把中(zhong)央處(chu)理(li)器(qi)CPU比喻為整個(ge)(ge)電腦系(xi)統(tong)的心臟(zang),那么主(zhu)板上的芯(xin)片組(zu)就是(shi)整個(ge)(ge)身體(ti)的軀干。對于主(zhu)板而(er)言,芯(xin)片組(zu)幾(ji)乎決定(ding)了這(zhe)塊主(zhu)板的功(gong)能(neng),進(jin)而(er)影響(xiang)到整個(ge)(ge)電腦系(xi)統(tong)性能(neng)的發揮(hui),芯(xin)片組(zu)是(shi)主(zhu)板的靈魂。
芯(xin)片(pian)組(Chipset)是主(zhu)板的(de)核(he)心(xin)組成部分(fen),按照在主(zhu)板上的(de)排列(lie)位置的(de)不(bu)同,通常分(fen)為北(bei)(bei)橋芯(xin)片(pian)和南橋芯(xin)片(pian)。北(bei)(bei)橋芯(xin)片(pian)提供對CPU的(de)類型和主(zhu)頻(pin)、內存的(de)類型和最(zui)大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支(zhi)持。南橋芯(xin)片(pian)則(ze)提供對KBC(鍵盤控制器)、RTC(實時(shi)時(shi)鐘控制器)、USB(通用串行總線)、Ultra DMA/33(66)EIDE數(shu)據傳輸(shu)方(fang)式和ACPI(高級能源管理(li))等的(de)支(zhi)持。其(qi)中北(bei)(bei)橋芯(xin)片(pian)起著主(zhu)導性的(de)作(zuo)用,也稱(cheng)為主(zhu)橋(Host Bridge)。
2、手機(ji)芯(xin)片
手(shou)機芯片(pian)通常是指應用于手(shou)機通訊功能(neng)的芯片(pian),包括基帶、處(chu)理器、協處(chu)理器、RF、觸摸屏控制器芯片(pian)、Memory、處(chu)理器、無線IC和電源管(guan)理IC等。目前(qian)主要手(shou)機芯片(pian)平臺有MTK、ADI、TI、AGERE、ST-NXP Wireless、INFINEON、SKYWORKS、SPREADTRUM、Qualcomm等。
手(shou)機芯片(pian)是IC的(de)一個分類(lei),是一種(zhong)硅板(ban)上集合多種(zhong)電子(zi)元器(qi)件(jian)實(shi)現某種(zhong)特定(ding)功能的(de)電路模塊。它(ta)是電子(zi)設備中最重要的(de)部(bu)分,承(cheng)擔(dan)著(zhu)運(yun)算(suan)和存(cun)儲(chu)的(de)功能。
3、生物芯片
與(yu)PCR技術一樣,芯片(pian)技術已經開展(zhan)(zhan)和(he)將要開展(zhan)(zhan)的(de)應用(yong)領(ling)域(yu)非(fei)常的(de)廣泛。生物芯片(pian)的(de)第一個(ge)應用(yong)領(ling)域(yu)是(shi)檢測基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)表達(da)。但(dan)是(shi)將生物分(fen)(fen)子(zi)有序(xu)地放在芯片(pian)上檢測生化標本的(de)策略是(shi)具有廣泛的(de)應用(yong)領(ling)域(yu),除了基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)表達(da)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)外,雜交(jiao)為基(ji)(ji)礎的(de)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)已用(yong)于基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)突變的(de)檢測、多態性(xing)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)、基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)作(zuo)圖、進(jin)化研究和(he)其它(ta)方(fang)面的(de)應用(yong),微陣(zhen)列分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)還(huan)可(ke)用(yong)于檢測蛋(dan)白質(zhi)與(yu)核酸、小(xiao)分(fen)(fen)子(zi)物質(zhi)及與(yu)其它(ta)蛋(dan)白質(zhi)的(de)結合(he),但(dan)這(zhe)些領(ling)域(yu)的(de)應用(yong)仍(reng)待(dai)發(fa)展(zhan)(zhan)。對(dui)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)組(zu)DNA進(jin)行(xing)雜交(jiao)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)可(ke)以檢測DNA編碼(ma)區和(he)非(fei)編碼(ma)區單(dan)個(ge)堿(jian)基(ji)(ji)改變、確失和(he)插入(ru),DNA雜交(jiao)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)還(huan)可(ke)用(yong)于對(dui)DNA進(jin)行(xing)定量,這(zhe)對(dui)檢測基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)拷貝數和(he)染色(se)體的(de)倍性(xing)是(shi)很重要的(de)。
4、人腦芯(xin)片
幾(ji)十(shi)年來,科學(xue)家一直“訓練(lian)”電腦(nao),使其能夠像人(ren)腦(nao)一樣思考。日前(qian),由瑞士、德國(guo)和美國(guo)的(de)(de)科學(xue)家組(zu)成的(de)(de)研究小組(zu)首次成功研發出一種新(xin)奇的(de)(de)微芯片,能夠實(shi)時(shi)(shi)模擬人(ren)類大腦(nao)處理信息的(de)(de)過程。這項新(xin)成果將(jiang)有助于科學(xue)家們制造(zao)出能同(tong)周(zhou)圍環境實(shi)時(shi)(shi)交互的(de)(de)認知系統,為(wei)神經網絡計(ji)算(suan)機和高智(zhi)能機器人(ren)的(de)(de)研制提供(gong)強有力的(de)(de)技(ji)術支撐(cheng)。
歐盟、美(mei)國和瑞士目前(qian)(qian)正在緊鑼密鼓地(di)研(yan)制(zhi)模(mo)擬(ni)大(da)(da)腦(nao)(nao)處理信息的(de)(de)神(shen)經網絡(luo)計(ji)(ji)算機,希望通(tong)過模(mo)擬(ni)生(sheng)物神(shen)經元(yuan)復(fu)制(zhi)人(ren)工智能(neng)系(xi)統。這種(zhong)新(xin)型計(ji)(ji)算機的(de)(de)“大(da)(da)腦(nao)(nao)芯片”迥異于傳統計(ji)(ji)算機的(de)(de)“大(da)(da)腦(nao)(nao)芯片”。它能(neng)運用類似人(ren)腦(nao)(nao)的(de)(de)神(shen)經計(ji)(ji)算法,低能(neng)耗和容錯性強(qiang)是其最大(da)(da)優點,較之傳統數字計(ji)(ji)算機,它的(de)(de)智能(neng)性會更強(qiang),在認知(zhi)學(xue)習、自動組(zu)織、對模(mo)糊信息的(de)(de)綜(zong)合處理等方面也將前(qian)(qian)進(jin)一大(da)(da)步。
5、其他(ta)芯片
調制與偵測器技術(shu)突破,硅光子芯片互連應用指日可待(dai)。
高(gao)(gao)速(su)光通(tong)信在過(guo)去30幾年來的(de)(de)(de)發(fa)展下,已(yi)經成為有(you)線高(gao)(gao)速(su)信息傳輸(shu)的(de)(de)(de)標準。在2000年受到美國經濟泡沫化及(ji)網(wang)絡市(shi)場對帶寬需求不(bu)(bu)如預(yu)期的(de)(de)(de)影響下,光通(tong)信產業與客戶(hu)端(duan)的(de)(de)(de)拓(tuo)展曾(ceng)經沉寂一(yi)段時間。過(guo)去除政府單位或具大型網(wang)絡建(jian)置的(de)(de)(de)企業外,一(yi)般終端(duan)使用者直(zhi)接享受高(gao)(gao)比特率傳輸(shu)的(de)(de)(de)機會并不(bu)(bu)高(gao)(gao)。雖然目前(qian)高(gao)(gao)速(su)光通(tong)信應用的(de)(de)(de)領域仍以(yi)遠(yuan)距離的(de)(de)(de)骨干(gan)網(wang)絡服(fu)務為主,但根據(ju)目前(qian)主流產學論壇的(de)(de)(de)評(ping)估(gu),個人客戶(hu)端(duan)傳輸(shu)比特率將在2015年與2023年分別提升至1Gbit/s與10Gbit/s。
1、定義不同(tong)
(1)集成(cheng)電路(lu)是(shi)指組成(cheng)電路(lu)的(de)有(you)源(yuan)器件(jian)、無(wu)源(yuan)元件(jian)及其互連一起制作在半導體襯底上或(huo)絕緣基片上,形成(cheng)結構上緊密聯(lian)系的(de)、內部(bu)相關的(de)事例電子電路(lu)。它可分為半導體集成(cheng)電路(lu)、膜(mo)集成(cheng)電路(lu)、混(hun)合集成(cheng)電路(lu)三個(ge)主要分支。
(2)芯片就是(shi)半(ban)導體元件產品的(de)統稱,是(shi)集成電(dian)路的(de)載體,由晶圓(yuan)分(fen)割(ge)而成。
2、范(fan)圍不同
(1)芯(xin)(xin)片(pian)就是(shi)芯(xin)(xin)片(pian),一般(ban)是(shi)指你肉(rou)眼(yan)能(neng)夠看到(dao)的(de)(de)長(chang)滿了很多小腳(jiao)(jiao)的(de)(de)或者腳(jiao)(jiao)看不(bu)到(dao),但是(shi)很明顯的(de)(de)方形的(de)(de)那塊東(dong)西。不(bu)過(guo),芯(xin)(xin)片(pian)也包括各種各樣的(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian),比如基(ji)帶的(de)(de)、電壓轉(zhuan)換的(de)(de)等等。
(2)集(ji)(ji)成電(dian)(dian)路(lu)范圍要廣多了(le),把一些電(dian)(dian)阻電(dian)(dian)容二極管(guan)集(ji)(ji)成到一起就算是集(ji)(ji)成電(dian)(dian)路(lu)了(le),可能是一塊模擬信號轉換的芯片(pian),也可能是一塊邏輯(ji)控制的芯片(pian),但是總得來說,這個概(gai)念(nian)更加偏向于(yu)底層的東(dong)西。
1、看主頻
CPU的時(shi)鐘頻(pin)率,用來表(biao)示CPU的運算(suan)、處理數據的速(su)度,一般來說主頻(pin)越高,CPU速(su)度越快(kuai)。
2、看外頻
CPU的(de)基準頻(pin)率,決定(ding)主(zhu)板的(de)運行速(su)度。
3、看擴(kuo)展總線速(su)度
安裝(zhuang)在電腦系統(tong)上(shang)的(de)局(ju)部(bu)總(zong)線,我們打開電腦會攔截一些插槽版(ban)的(de)東(dong)西這(zhe)(zhe)些事擴(kuo)展槽,擴(kuo)展總(zong)線就是CPU聯系這(zhe)(zhe)些外部(bu)設(she)備的(de)橋(qiao)梁。
4、看(kan)緩(huan)存
CPU的(de)(de)重要指(zhi)標之一,緩存(cun)的(de)(de)結構(gou)和(he)大(da)小對CPU的(de)(de)速度(du)影響非常大(da),緩存(cun)的(de)(de)運行頻率(lv)極(ji)高,一般和(he)處(chu)理器同(tong)頻運作(zuo),工作(zuo)效率(lv)遠大(da)于(yu)內(nei)存(cun)和(he)硬盤(pan)。
5、看前段總線頻率
影響CPU于內存之間(jian)數(shu)據交換的(de)速度(du)。
6、看制造工藝
制造工藝的微米數指IC內電路(lu)與電路(lu)之間(jian)的距離。
7、看插(cha)槽類(lei)型
在(zai)選(xuan)擇CPU時,要(yao)選(xuan)擇相對應的插槽。
8、看需求
如果(guo)你是資深游戲玩家,那么(me)英特爾i-7以上的標(biao)壓處理(li)器才是你的首選;如果(guo)僅僅是普通(tong)辦公,那么(me)入門級(ji)處理(li)器就足夠了。
9、看兼容性
電腦CPU必須要(yao)和電腦主板兼(jian)容,否則CPU就無法安裝使用,就算勉強裝上,也會(hui)有很大(da)的隱患,更無法發揮CPU的全部(bu)性(xing)能。
1、濕洗
用各種試劑保持硅晶圓表面(mian)沒有雜質。
2、光刻
用紫外線透過(guo)蒙版(ban)照射硅(gui)晶(jing)圓(yuan),被照到的(de)地方(fang)(fang)就會容(rong)易被洗掉,沒被照到的(de)地方(fang)(fang)就保持原(yuan)樣. 于是就可以在硅(gui)晶(jing)圓(yuan)上(shang)面刻出想要的(de)圖案. 注(zhu)意,此時(shi)還沒有加入雜質,依然是一個硅(gui)晶(jing)圓(yuan)。
3、 離(li)子注入
在硅晶圓不同(tong)的位置(zhi)加入不同(tong)的雜質(zhi),不同(tong)雜質(zhi)根據濃度/位置(zhi)的不同(tong)就組成了場(chang)效應管(guan)。
4、蝕刻
(1)干蝕(shi)刻(ke) :之前(qian)用光(guang)刻(ke)出來(lai)的(de)(de)形狀(zhuang)有許多其實不是(shi)我們需要的(de)(de),而是(shi)為了離(li)子(zi)注入而蝕(shi)刻(ke)的(de)(de)。現(xian)在(zai)就(jiu)要用等離(li)子(zi)體把他們洗掉,或者(zhe)是(shi)一些第一步光(guang)刻(ke)先不需要刻(ke)出來(lai)的(de)(de)結構(gou),這一步進行蝕(shi)刻(ke)。
(2)濕蝕(shi)刻 :進一步(bu)(bu)洗掉,但是用的是試劑,所以(yi)叫濕蝕(shi)刻。以(yi)上步(bu)(bu)驟完(wan)成后,場(chang)效應管就已經被做出來啦,但是以(yi)上步(bu)(bu)驟一般(ban)都不止做一次,很可(ke)能(neng)需要反反復復的做,以(yi)達到要求。
5、等離子沖洗(xi)
用較(jiao)弱(ruo)的等離子(zi)束(shu)轟擊整個芯片。
6、熱處(chu)理
(1)快速(su)熱(re)退火:就是瞬(shun)間把整個(ge)片子(zi)通過大(da)功率燈啥(sha)的照到1200攝氏(shi)度以上,然后慢(man)慢(man)地冷卻(que)下來,為了使(shi)得注入的離(li)子(zi)能更好(hao)的被啟動以及(ji)熱(re)氧化。
(2)退火。
(3)熱氧化 :制造出二氧化硅,也即場效應管的柵極(gate) 。
7、化學氣相淀(dian)積(ji)
進一(yi)步精(jing)細(xi)處理表(biao)面的各種物質。
8、物理氣相(xiang)淀(dian)積
類似,而且可以(yi)給敏感(gan)部件(jian)加coating。
9、分子束外延
如果需要長單晶的話就需要。
10、電鍍處理
11、化(hua)學(xue)/機(ji)械(xie)表面(mian)處理(li)
12、晶(jing)圓測試
13、晶圓打磨
14、出(chu)廠封裝
1、CPU溫度過高導致經常死機
故障描(miao)述(shu):有的時候會發(fa)現(xian)電(dian)腦經常(chang)(chang)的死機,但是又找不到什么原(yuan)因。下載魯大師后會發(fa)現(xian),CPU溫度(du)會變得異常(chang)(chang)高,因此判斷CPU散熱出(chu)現(xian)問題。
解決方(fang)法:更(geng)換大功率的風扇 ,重新涂抹硅膠之后,這個死(si)機(ji)的問題就解決了。
2、CPU不(bu)兼(jian)容導致電腦異(yi)常
故障描(miao)述:新裝的電(dian)腦在運行的時候出現(xian)很多異常的現(xian)象(xiang),比如藍(lan)屏、無顯示、黑(hei)屏、無響應、卡頓等。
解決(jue)方法:更換適(shi)合的cpu或者主(zhu)板。
3、CPU安(an)裝(zhuang)不到位
故障描述:無顯(xian)示,機器可(ke)正常啟動,電源指(zhi)示燈(deng)和各(ge)其他指(zhi)示燈(deng)正常亮起,但(dan)不(bu)會有其它反應。不(bu)過現在(zai)的主板都(dou)有防呆設計,一般不(bu)會出現此情況,但(dan)是(shi)比較老舊的電腦(nao)則可(ke)能出現。
解決(jue)方法:拆機,重新(xin)安(an)裝CPU至正(zheng)確(que)位置(zhi)即可。
4、CPU針腳損壞
故(gu)障描述: 機(ji)器或者反復自啟,或一直保(bao)持開(kai)機(ji)狀(zhuang)態但(dan)不會(hui)有(you)顯(xian)示,有(you)些(xie)主板自帶指示燈(deng)的,某(mou)個檢測指示燈(deng)會(hui)常亮。
解(jie)決方(fang)法:先取出CPU,AMD CPU的彎(wan)腳可以采用(yong)(yong)信(xin)用(yong)(yong)卡(ka)等卡(ka)片嘗(chang)試進行針(zhen)腳復原(yuan),Intel的主板(ban)的彎(wan)腳可以用(yong)(yong)鑷(nie)子嘗(chang)試小心復原(yuan)。但大部分時候,可能還是得求救各主板(ban)廠(chang)家售后。
5、CPU灰塵淤積
故障描述(shu):機器可以正常啟動,但啟動后沒(mei)有任何(he)顯示,進行內存、顯卡、其(qi)他部件等調節不(bu)起作用。
解決方法(fa):取下(xia)CPU散熱器(qi)好(hao)好(hao)清理(li)散熱器(qi)上的灰(hui)塵(chen),然(ran)后好(hao)好(hao)清理(li)CPU周圍的灰(hui)塵(chen)再重新安裝。