Из чего сделаны компьютерные чипы? [Технология объяснила]

Если вы когда-нибудь задумывались: «Из чего сделаны компьютерные чипы?» — это более сложный вопрос, чем можно подумать. Компьютерная микросхема — это любое небольшое электронное устройство, которое содержит интегральную схему (ИС). Это означает, что если вы посмотрите на обычную электронную схему, например, на медные линии на зеленых платах в радио, эта схема минимизируется и интегрируется в «микросхему».

Так что это не ограничивается центральными процессорами (CPU), но может включать в себя любое другое транзисторное устройство в компьютере.

Почему я говорю транзистор? Что ж, транзистор — это электронный компонент, отвечающий за вычислительную часть ИС. Думайте о транзисторе как о переключателе. Если электронные условия правильные, переключатель может быть включен. Если условия не верны, выключатель может быть выключен. Значение on может представлять значение true, а значение off может представлять значение false. On может представлять двоичное число 1, а off может представлять двоичное число 0.

Если переносить метафору переключателя немного дальше, лампочка, которая горит, представляет собой хорошо освещенную комнату. Это информация. Один маленький кусочек информации. Если вы хотите принять решение с большим количеством информации, вам понадобится много транзисторов. Вы видели транзистор? Они довольно большие по сравнению с тем, что на IC. Просто для справки, вот картинка того, как выглядел самый первый транзистор.

Этот транзистор может ответить только на один маленький вопрос за один раз — да или нет? Правда или ложь? Вкл или выкл?

Сколько решений необходимо для запуска программ, которые мы используем на компьютерах в наши дни, секунду за секундой? Миллионы? Миллиарды? Честно говоря, я не знаю. Но я могу сказать, что на площади примерно один дюйм на один дюйм Intel собрала 731 миллион транзисторов в i7 Processor Extreme Edition. Предполагается, что это самый новый и лучший процессор для настольного компьютера прямо сейчас.

Как вы можете себе представить, было бы очень трудно втиснуть всю медь и припой, которые вы видите в старом транзисторе выше. Итак, нужны были новые материалы. Введите полупроводниковый материал. Вы слышали о кремнии, верно? Это полупроводник. Какой полупроводник вы спросите? Хороший вопрос. Вы знаете, как медь является проводником электричества правильно? А резина или стекло считаются изоляторами электричества, то есть они не пропускают электричество, верно?

Ну, полупроводник как бы передает электричество в правильных условиях. Думайте об этом как обжимной шланг. Если имеется достаточное давление или электродвижущая сила (ЭДС), вода или электричество будут течь.

Теперь вы можете видеть, насколько важен кремний в конструкции этих цепей. Существуют и другие полупроводниковые материалы, но у нас кремний в таком количестве, что это самый экономичный материал для использования. Это кремниевая пластина, полированная снизу.

Фу, ясно как грязь?

Теперь возьмите эту основную часть процессора, называемую кристаллом, и подумайте о более чем 700 миллионах транзисторов на нем. Видите ли вы 700 миллионов маленьких розеток, куда вы помещаете свой процессор? Нет. В нижней части процессора находится 1366 контактов. В матрице есть куча небольших электронных компонентов и процессор, объединяющий эти 700 миллионов транзисторов всего в 1366 контактов. Мне нравится пытаться визуализировать это, думая обо всех дорогах и улицах в стране, ведущей вниз к нескольким тысячам главных магистралей.

Итак, короткий ответ на вопрос «Из чего сделаны компьютерные микросхемы?» — это множество транзисторов, немного сверхпроводящего кремния и немного невероятной техники. Серьезно, после почти 20 лет работы с компьютерами и другими интегральными схемами мне все еще трудно понять, что это за чудо. Взгляните на чертеж только для пакета, в который входит матрица.

Надеюсь, эта статья помогла вам понять, из чего сделан компьютерный чип. Если это так, пожалуйста, дайте мне знать в комментариях. Я хрупкая и нуждаюсь в проверке. Если это не так, ну, дайте мне знать тоже, так что я могу попытаться что-то уточнить. Я только немного заплачу. 😉

Изображение предоставлено: Викимедиа, Интел