CPU為什麼是方形而不是圓形的?

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來源: 中關村在線 作者: 編輯:張思政 2020-09-27 11:05:32

內容提要:雖然我們默認CPU的形狀為矩形,但是不知道有沒有小伙伴想過CPU為什麼不做成圓形呢?

對硬件有所了解的朋友們幾乎都會知道,CPU的外形約是一塊正方形的金屬厚片。

當然也有長方形的版本。上表面平整光滑,下表面則有著金屬觸點或針腳。雖然我們默認CPU的形狀為矩形,但是不知道有沒有小伙伴想過CPU為什麼不做成圓形呢?

我們看到的CPU不是真的CPU

在解答這一問題之前,要先向大家科普一下,我們能用眼睛看到的,用手摸到的這一小坨金屬片,並不是CPU這一硬件的本體,而是它的封裝。

CPU的本體芯片被牢固安裝在封裝的中心。稱不上巧合的是CPU芯片的形狀同樣為矩形,所以我們就先來講一講真正的CPU芯片為什麼是這個形狀吧。

CPU的本體實際上是最中間的小小薄片

從制造說起

可能很多同學都知道,CPU芯片是由沙子制成的,不知道這份知識有沒有雷總想要將手機芯片賣成沙子價格的科普功勞在裡面。

沙子的成分是二氧化硅,我們從中提取硅元素制成一個又粗又長的單晶硅棒,然後切割成一片一片的薄薄的圓形硅片,也就是我們更加熟知的“晶圓”。

直到這裡晶圓還是圓形的,這也是它名字的由來。接下來經過一系列復雜的處理,包括離子注入、電鍍、光刻等等,這片晶圓上就出現了許多塊小小的CPU雛形。

然後對晶圓進行分割,把一塊塊的CPU芯片分離開來,並從中剔除掉不合格的部分,剩下的就是合格的CPU芯片了。

再把CPU芯片放在一片PCB板上,上面蓋上一片鋁蓋,中間用?焊或硅脂連接起來,我們能見到的CPU就做好了。(當然沒這麼簡單,太長不講)

那為啥是方的

有些同學可能聽了一頭霧水,CPU的生產過程和它為什麼是方的之間有什麼必然聯系嗎?實際上我們知道了,CPU小方塊是從一張巨大的圓形大餅上切下來的。那麼為了降低成本,肯定是把這張大餅切的份數越多越好。

如果從一個平面上切下許多圓形區域,那麼圓和圓之間剩下的縫隙則完全被浪費掉了,而切成許多小的正方形就可以完全沒有縫隙,只在晶圓的邊緣處留下少許浪費的區域。

最密集的圓形還是會浪費大量面積

同時還要考慮到切割難度的問題,直線切割當然比曲線切割要簡單很多倍。這種情況下工藝更加簡單,也能一定程度上提高CPU的良品率。所以其實這個問題的答案並不復雜,CPU是方形的,只是單純因為方形更易切割且利用率更高,最不浪費。

而切割成方形可以節約晶圓 工藝也更加簡單

雖然成本控制是企業逐利性的必然結果,但也是這分成本控制,讓我們能只花幾千元或幾百元就能買到人類科技的最高結晶之一,快看看面前主機裡面的CPU,你能感受到那份智慧凝結的美麗嗎?

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