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CPU是人類技術發展的里程碑,但CPU技術我們依然差距太大

今天我們來說說CPU,CPU算是二戰以後人類技術發展的一個里程碑,一部手機或者是一台電腦,都一定會有CPU,這是手機和電腦的靈魂,沒有CPU手機和電腦就無法運行。每一款高性能的CPU裡面都至少有著幾十億的晶體管,這是數十年來摩爾定律爆發的結果。既然有著數十億晶體管,那麼假如其中有幾個晶體管損壞了,是不是意味著整個CPU都損壞了呢?

答案肯定是否定的,CPU工程師又不傻,自然會考慮到這個問題,於是就出現了冗餘設計,每個CPU裡面並不是每個晶體管都會使用到,在製造之初就會加入一部份看似沒啥用的晶體管,尤其是在存儲功能,一旦出現了損壞,就會自動切換線路,使用後備路線,避免整體運行的造成的不良影響。則有點像我們人體,我們人體也有著億萬個細胞,偶爾出現部分細胞損傷是無傷大雅的,不過唯一不同的是我們人體能夠自我修復但是CPU不行。

但讓如果出現了太多的晶體管罷工,CPU也是會罷工的,這需要達到一定的數量級。不過大家也不用擔心,日常使用是很難達到這個數量級的損壞的,除了一些小雜牌。CPU的耐用程度可不是吹的,就算你電腦主板燒掉了甚至是自然生鏽了,基本CPU還能用,就是這麼耐用,不僅僅是電腦的CPU手機上的CPU也是一樣的,手機的損壞基本都不包括CPU。如果我們能夠將CPU的內部結構放大來看的話,就會發現它的內部結構簡直就像是一座超級大型的城市地圖,億萬個晶體管有序排列,分工明確,不同區域有不同的分工,令人嘆為觀止。

為什麼CPU的質量如此之好呢?那是因為有能力生產和設計CPU的廠家就沒有幾家,電腦CPU基本都是來自Intel和AMD,Intel的質量更好一點,而手機方面,大大小小的有能力生產晶元的也就華為、高通、三星、聯發科,基本就這幾家,但這幾家也幾乎都是代工的。因為CPU的生產工藝要求非常的嚴格,不能有一點點的灰塵也不能有一點點的細菌,這都會對最後生產出來的CPU產生很嚴重的結果。同時這幾十億的晶體管也不是大家想像的一個一個的安裝上去的,一個CPU裡面晶體管數量這麼龐大,而且還這麼小,一個一個安裝得裝到什麼時候。這麼多的晶體管是通過光刻機通過光刻蝕刻手段造出來的,工藝流程相當的麻煩,目前最高工藝製程是7nm工藝製程,能夠實現7nm工藝製程的廠家也僅僅只有三家,分別是台積電、英特爾和三星。

相信看到這裡大家也都知道了,生產CPU最重要的就是光刻機了,由其是7nm工藝製程更是離不開高性能的光刻機,全球的頂級光刻機基本都被荷蘭的ASML壟斷了,ASML製造的光刻機是目前全球最頂尖的。一台光刻機的製造時間和製造成本是非常高的,目前ASML最新的光刻機單台售價就已經高達上億美元,儘管光刻機的售價非常之高昂,但是追求者絡繹不絕。三星、台積電、英特爾就是花費了重金從ASML購買的光刻機,沒有這台光刻機,即便你有合適的生產工藝,你也無法完成生產。

相信大家也都知道了光刻機才是晶元能否製造的一個關鍵因素,尤其是高端晶元,既然如此我們國內沒有光刻機嗎?光刻機的內部結構非常的精密複雜,毫不誇張的說,目前全球99%的光刻機都來自荷蘭ASML,價格高是一點,而且有錢也不一定能夠買得到,ASML生產的光刻機屬於有市無價,這一點也令很多晶元生產廠商非常的被動,如此國內自然不會放棄光刻機,國內企業一直都在研發光刻機。但非常的遺憾,國內的光刻機起步非常的晚,這一點直接導致了我們的光刻機技術非常的落後。

目前上海微電子設備公司已經生產出來90nm的光刻機設備了,90nm和目前最高水平的7nm差了多少代?至少比ASML落後了10年,但這已經是我們國內能夠生產的最頂尖的光刻機了。不過我們國內的企業也都在努力了,但是這需要一段很長的時間才能夠實現,其實不僅僅是我們國內,就連美國對此也無濟於事,美國這樣的國家也僅僅只能通過控股ASML,來實現對光刻機技術的控制。

最近中國科學院光電技術研究所,研發了世界首台解析度最高的紫外超高光刻機,使用365nm波長的光,即生產22nm工藝晶元,並且通過高深度比刻蝕、多重曝光等工藝手段可以實現10nm一下的晶元生產。這是一項全新的技術,是世界史無前例的。同時這台設備,使用的波長更長,跟普通的紫外光相比,同時成本更低相較於ASML的光刻機來說。雖然說這一項技術還有這很大的弊端只能夠做到短期點線光刻,無法滿足晶元的複雜圖形,但這項技術的突破已經足夠成為打破ASML的壟斷的契機了,假以時日必然能夠打破ASML的壟斷,同時也為我們國產晶元實現彎道超車提供了契機。

雖然這一項技術還不夠成熟,但最終也將會成為挑戰台積電、三星和英特爾背後霸主的有力籌碼。相信未來在我們晶元科學家的不斷努力下,我們能夠實現晶元研發國產化,將來指日可待。未來在晶元行業我們也是有機會能夠實現自主產權的,目前雖然有華為的晶元在支撐,但實際上華為的晶元也有很多來自國外企業,架構就是。雖然我們在晶元行業已經有了進步,但也不容樂觀。但我們依然在努力著,核心技術才是一個國家真正強大的武器,不僅僅是國家企業也是如此。單光刻機技術,

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