芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,是集成電路的載體,由晶圓分割而成。可以將芯片劃分為功能芯片和存儲(chǔ)芯片,我們常說的電腦的CPU和手機(jī)CPU就是一種功能芯片,存儲(chǔ)芯片又稱電腦閃存即Flash這類。芯片就像是人類的大腦,隨著科技的不斷發(fā)展,其重要性愈發(fā)突出。本期專題就讓我們一起來了解下芯片的相關(guān)知識(shí)。
芯片,又稱微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、集成電路(英語:integrated circuit, IC)。是指內(nèi)含集成電路的硅片,體積很小,常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。
芯片內(nèi)部都是半導(dǎo)體材料,大部份都是硅材料,里面的電容,電阻,二極管,三極管都是用半導(dǎo)體做出來的。
芯片對(duì)于電器而言相當(dāng)于人體大腦一樣,它具有十分強(qiáng)大的運(yùn)算、處理、協(xié)調(diào)能力。
芯片的工作原理是將電路制造在半導(dǎo)體芯片表面上從而進(jìn)行運(yùn)算與處理。
1、根據(jù)晶體管工作方式分
數(shù)字芯片和模擬芯片,數(shù)字芯片主要用于計(jì)算機(jī)和邏輯控制領(lǐng)域,模擬電路主要用于小信號(hào)放大處理領(lǐng)域。
2、根據(jù)工藝分
雙極芯片和CMOS芯片。
3、根據(jù)規(guī)模分
超大規(guī)模,大規(guī)模,中規(guī)模,小規(guī)模幾類。
4、根據(jù)功率分
信號(hào)處理芯片和功率芯片兩類。
5、依據(jù)封裝分
直插和表面貼裝兩類。
6、根據(jù)使用環(huán)境分
航天級(jí)芯片,汽車級(jí)芯片,工業(yè)級(jí)芯片和商業(yè)級(jí)芯。
1、計(jì)算機(jī)芯片
如果把中央處理器CPU比喻為整個(gè)電腦系統(tǒng)的心臟,那么主板上的芯片組就是整個(gè)身體的軀干。對(duì)于主板而言,芯片組幾乎決定了這塊主板的功能,進(jìn)而影響到整個(gè)電腦系統(tǒng)性能的發(fā)揮,芯片組是主板的靈魂。
芯片組(Chipset)是主板的核心組成部分,按照在主板上的排列位置的不同,通常分為北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片提供對(duì)CPU的類型和主頻、內(nèi)存的類型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯(cuò)等支持。南橋芯片則提供對(duì)KBC(鍵盤控制器)、RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器)、USB(通用串行總線)、Ultra DMA/33(66)EIDE數(shù)據(jù)傳輸方式和ACPI(高級(jí)能源管理)等的支持。其中北橋芯片起著主導(dǎo)性的作用,也稱為主橋(Host Bridge)。
2、手機(jī)芯片
手機(jī)芯片通常是指應(yīng)用于手機(jī)通訊功能的芯片,包括基帶、處理器、協(xié)處理器、RF、觸摸屏控制器芯片、Memory、處理器、無線IC和電源管理IC等。目前主要手機(jī)芯片平臺(tái)有MTK、ADI、TI、AGERE、ST-NXP Wireless、INFINEON、SKYWORKS、SPREADTRUM、Qualcomm等。
手機(jī)芯片是IC的一個(gè)分類,是一種硅板上集合多種電子元器件實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊。它是電子設(shè)備中最重要的部分,承擔(dān)著運(yùn)算和存儲(chǔ)的功能。
3、生物芯片
與PCR技術(shù)一樣,芯片技術(shù)已經(jīng)開展和將要開展的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛。生物芯片的第一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是檢測(cè)基因表達(dá)。但是將生物分子有序地放在芯片上檢測(cè)生化標(biāo)本的策略是具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,除了基因表達(dá)分析外,雜交為基礎(chǔ)的分析已用于基因突變的檢測(cè)、多態(tài)性分析、基因作圖、進(jìn)化研究和其它方面的應(yīng)用,微陣列分析還可用于檢測(cè)蛋白質(zhì)與核酸、小分子物質(zhì)及與其它蛋白質(zhì)的結(jié)合,但這些領(lǐng)域的應(yīng)用仍待發(fā)展。對(duì)基因組DNA進(jìn)行雜交分析可以檢測(cè)DNA編碼區(qū)和非編碼區(qū)單個(gè)堿基改變、確失和插入,DNA雜交分析還可用于對(duì)DNA進(jìn)行定量,這對(duì)檢測(cè)基因拷貝數(shù)和染色體的倍性是很重要的。
4、人腦芯片
幾十年來,科學(xué)家一直“訓(xùn)練”電腦,使其能夠像人腦一樣思考。日前,由瑞士、德國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家組成的研究小組首次成功研發(fā)出一種新奇的微芯片,能夠?qū)崟r(shí)模擬人類大腦處理信息的過程。這項(xiàng)新成果將有助于科學(xué)家們制造出能同周圍環(huán)境實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng),為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和高智能機(jī)器人的研制提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
歐盟、美國(guó)和瑞士目前正在緊鑼密鼓地研制模擬大腦處理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī),希望通過模擬生物神經(jīng)元復(fù)制人工智能系統(tǒng)。這種新型計(jì)算機(jī)的“大腦芯片”迥異于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“大腦芯片”。它能運(yùn)用類似人腦的神經(jīng)計(jì)算法,低能耗和容錯(cuò)性強(qiáng)是其最大優(yōu)點(diǎn),較之傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算機(jī),它的智能性會(huì)更強(qiáng),在認(rèn)知學(xué)習(xí)、自動(dòng)組織、對(duì)模糊信息的綜合處理等方面也將前進(jìn)一大步。
5、其他芯片
調(diào)制與偵測(cè)器技術(shù)突破,硅光子芯片互連應(yīng)用指日可待。
高速光通信在過去30幾年來的發(fā)展下,已經(jīng)成為有線高速信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。在2000年受到美國(guó)經(jīng)濟(jì)泡沫化及網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)對(duì)帶寬需求不如預(yù)期的影響下,光通信產(chǎn)業(yè)與客戶端的拓展曾經(jīng)沉寂一段時(shí)間。過去除政府單位或具大型網(wǎng)絡(luò)建置的企業(yè)外,一般終端使用者直接享受高比特率傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)并不高。雖然目前高速光通信應(yīng)用的領(lǐng)域仍以遠(yuǎn)距離的骨干網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為主,但根據(jù)目前主流產(chǎn)學(xué)論壇的評(píng)估,個(gè)人客戶端傳輸比特率將在2015年與2023年分別提升至1Gbit/s與10Gbit/s。
1、定義不同
(1)集成電路是指組成電路的有源器件、無源元件及其互連一起制作在半導(dǎo)體襯底上或絕緣基片上,形成結(jié)構(gòu)上緊密聯(lián)系的、內(nèi)部相關(guān)的事例電子電路。它可分為半導(dǎo)體集成電路、膜集成電路、混合集成電路三個(gè)主要分支。
(2)芯片就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,是集成電路的載體,由晶圓分割而成。
2、范圍不同
(1)芯片就是芯片,一般是指你肉眼能夠看到的長(zhǎng)滿了很多小腳的或者腳看不到,但是很明顯的方形的那塊東西。不過,芯片也包括各種各樣的芯片,比如基帶的、電壓轉(zhuǎn)換的等等。
(2)集成電路范圍要廣多了,把一些電阻電容二極管集成到一起就算是集成電路了,可能是一塊模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換的芯片,也可能是一塊邏輯控制的芯片,但是總得來說,這個(gè)概念更加偏向于底層的東西。
1、看主頻
CPU的時(shí)鐘頻率,用來表示CPU的運(yùn)算、處理數(shù)據(jù)的速度,一般來說主頻越高,CPU速度越快。
2、看外頻
CPU的基準(zhǔn)頻率,決定主板的運(yùn)行速度。
3、看擴(kuò)展總線速度
安裝在電腦系統(tǒng)上的局部總線,我們打開電腦會(huì)攔截一些插槽版的東西這些事擴(kuò)展槽,擴(kuò)展總線就是CPU聯(lián)系這些外部設(shè)備的橋梁。
4、看緩存
CPU的重要指標(biāo)之一,緩存的結(jié)構(gòu)和大小對(duì)CPU的速度影響非常大,緩存的運(yùn)行頻率極高,一般和處理器同頻運(yùn)作,工作效率遠(yuǎn)大于內(nèi)存和硬盤。
5、看前段總線頻率
影響CPU于內(nèi)存之間數(shù)據(jù)交換的速度。
6、看制造工藝
制造工藝的微米數(shù)指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。
7、看插槽類型
在選擇CPU時(shí),要選擇相對(duì)應(yīng)的插槽。
8、看需求
如果你是資深游戲玩家,那么英特爾i-7以上的標(biāo)壓處理器才是你的首選;如果僅僅是普通辦公,那么入門級(jí)處理器就足夠了。
9、看兼容性
電腦CPU必須要和電腦主板兼容,否則CPU就無法安裝使用,就算勉強(qiáng)裝上,也會(huì)有很大的隱患,更無法發(fā)揮CPU的全部性能。
1、濕洗
用各種試劑保持硅晶圓表面沒有雜質(zhì)。
2、光刻
用紫外線透過蒙版照射硅晶圓,被照到的地方就會(huì)容易被洗掉,沒被照到的地方就保持原樣. 于是就可以在硅晶圓上面刻出想要的圖案. 注意,此時(shí)還沒有加入雜質(zhì),依然是一個(gè)硅晶圓。
3、 離子注入
在硅晶圓不同的位置加入不同的雜質(zhì),不同雜質(zhì)根據(jù)濃度/位置的不同就組成了場(chǎng)效應(yīng)管。
4、蝕刻
(1)干蝕刻 :之前用光刻出來的形狀有許多其實(shí)不是我們需要的,而是為了離子注入而蝕刻的。現(xiàn)在就要用等離子體把他們洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出來的結(jié)構(gòu),這一步進(jìn)行蝕刻。
(2)濕蝕刻 :進(jìn)一步洗掉,但是用的是試劑,所以叫濕蝕刻。以上步驟完成后,場(chǎng)效應(yīng)管就已經(jīng)被做出來啦,但是以上步驟一般都不止做一次,很可能需要反反復(fù)復(fù)的做,以達(dá)到要求。
5、等離子沖洗
用較弱的等離子束轟擊整個(gè)芯片。
6、熱處理
(1)快速熱退火:就是瞬間把整個(gè)片子通過大功率燈啥的照到1200攝氏度以上,然后慢慢地冷卻下來,為了使得注入的離子能更好的被啟動(dòng)以及熱氧化。
(2)退火。
(3)熱氧化 :制造出二氧化硅,也即場(chǎng)效應(yīng)管的柵極(gate) 。
7、化學(xué)氣相淀積
進(jìn)一步精細(xì)處理表面的各種物質(zhì)。
8、物理氣相淀積
類似,而且可以給敏感部件加coating。
9、分子束外延
如果需要長(zhǎng)單晶的話就需要。
10、電鍍處理
11、化學(xué)/機(jī)械表面處理
12、晶圓測(cè)試
13、晶圓打磨
14、出廠封裝
1、CPU溫度過高導(dǎo)致經(jīng)常死機(jī)
故障描述:有的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)電腦經(jīng)常的死機(jī),但是又找不到什么原因。下載魯大師后會(huì)發(fā)現(xiàn),CPU溫度會(huì)變得異常高,因此判斷CPU散熱出現(xiàn)問題。
解決方法:更換大功率的風(fēng)扇 ,重新涂抹硅膠之后,這個(gè)死機(jī)的問題就解決了。
2、CPU不兼容導(dǎo)致電腦異常
故障描述:新裝的電腦在運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)很多異常的現(xiàn)象,比如藍(lán)屏、無顯示、黑屏、無響應(yīng)、卡頓等。
解決方法:更換適合的cpu或者主板。
3、CPU安裝不到位
故障描述:無顯示,機(jī)器可正常啟動(dòng),電源指示燈和各其他指示燈正常亮起,但不會(huì)有其它反應(yīng)。不過現(xiàn)在的主板都有防呆設(shè)計(jì),一般不會(huì)出現(xiàn)此情況,但是比較老舊的電腦則可能出現(xiàn)。
解決方法:拆機(jī),重新安裝CPU至正確位置即可。
4、CPU針腳損壞
故障描述: 機(jī)器或者反復(fù)自啟,或一直保持開機(jī)狀態(tài)但不會(huì)有顯示,有些主板自帶指示燈的,某個(gè)檢測(cè)指示燈會(huì)常亮。
解決方法:先取出CPU,AMD CPU的彎腳可以采用信用卡等卡片嘗試進(jìn)行針腳復(fù)原,Intel的主板的彎腳可以用鑷子嘗試小心復(fù)原。但大部分時(shí)候,可能還是得求救各主板廠家售后。
5、CPU灰塵淤積
故障描述:機(jī)器可以正常啟動(dòng),但啟動(dòng)后沒有任何顯示,進(jìn)行內(nèi)存、顯卡、其他部件等調(diào)節(jié)不起作用。
解決方法:取下CPU散熱器好好清理散熱器上的灰塵,然后好好清理CPU周圍的灰塵再重新安裝。