CPU的制造和概念

相關概念:多核隔盛、超線程已亥、NUMA俱笛、睿頻、功耗、GPU、大小核轿腺、分支預測趣些、cache_line失效功茴、加鎖代價、IPC等各種指標

image.png

幾個重要概念

  • Wafer
    晶圓吕漂,一片大的純硅圓盤犬钢,新聞里常說的12寸混滔、30寸晶圓廠說的就是它愿伴,光刻機在晶圓上蝕刻出電路

  • Die
    從晶圓上切割下來的CPU(通常一個Die中包含多個core怎诫、L3cache肉津、內(nèi)存接口、GPU等帽氓,core里面又包含了L1、L2cache),Die的大小可以自由決定浴滴,得考慮成本和性能, Die做成方形便于切割和測試炕倘,服務器所用的Intel CPU的Die大小一般是大拇指指甲大小涨醋。

  • 封裝
    將一個或多個Die封裝成一個物理上可以售賣的CPU


  • 就是socket、也就是封裝后的物理CPU

  • node
    同一個Die下的多個core以及他們對應的內(nèi)存檩淋,對應著NUMA

CPU實物

一般是40mm X 50mm大小孙乖、可以看出一個CPU比一個Die大多了

image.png
image.png
image.png

硅晶柱

image.png

直徑為 300 毫米的純硅晶圓(從硅柱上切割下來的圓片)消痛,俗稱 12 寸晶圓,大約是 400 美金空入。
但尺寸并不是衡量硅晶圓的最重要指標,純度才是。日本的信越公司可以生產(chǎn) 13 個 9 純度的晶圓掠廓。
高純硅的傳統(tǒng)霸主依然是德國Wacker和美國Hemlock(美日合資)蟀瞧,中國任重而道遠子巾。

太陽能級高純硅要求是99.9999%,低純度的硅全世界超過一半是中國產(chǎn)的抱虐,但是不值錢。

而芯片用的電子級高純硅要求99.999999999%椰弊,幾乎全賴進口许溅,直到2018年江蘇鑫華公司才實現(xiàn)量產(chǎn),目前年產(chǎn)0.5萬噸秉版,而中國一年進口15萬噸贤重。

芯片設計

主要依賴EDA,EDA工具是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的簡稱清焕,從計算機輔助設計(CAD)并蝗、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的秸妥,是IC基礎設計能力滚停。利用EDA工具,工程師將芯片的電路設計粥惧、性能分析键畴、設計出IC版圖的整個過程交由計算機自動處理完成。

EDA軟件三大巨頭:Synopsys、Cadence起惕、Mentor涡贱;國內(nèi)IC設計公司幾乎100%采用國外EDA工具

光刻

使用特定波長的光,透過光罩(類似印炒里面的母版)惹想,照射在涂有光刻膠的晶圓上问词,光罩上芯片的設計圖像,就復制到晶圓上了嘀粱,這就是光刻激挪,這一步是由光刻機完成的,光刻機是芯片制造中光刻環(huán)節(jié)的核心設備草穆。你可以把光刻理解為灌灾,就是用光罩這個母版,一次次在晶圓上印電路的過程悲柱。

image.png

光刻是最貴的一個環(huán)節(jié),一方面是光罩越來越多些己,越來越貴豌鸡,另一方面光刻機也很貴。光刻機是半導體制造設備中價格占比最大段标,也是最核心的設備涯冠。2020 年荷蘭公司 ASML 的極紫外光源(EUV)光刻機每臺的平均售價是 1.45 億歐元,而且全世界獨家供貨逼庞,年產(chǎn)量 31 臺蛇更,有錢也未必能買得到。

北橋和南橋

早期CPU core和內(nèi)存硬盤的連接方式(FSB 是瓶頸):

image.png
image.png

現(xiàn)代CPU的基本架構

image.png

Core的典型結構

Intel skylake 架構圖


image.png

多核和多個CPU

如果要實現(xiàn)一臺48core的計算能力的服務器赛糟,可以有如下三個方案

方案1:一個大Die集成48core:


image.png

方案2:一個CPU封裝8個Die派任,也叫MCM(Multi-Chip-Module),每個Die 6個core

image.png

方案3:四個物理CPU(多Socket)璧南,每個物理CPU(Package)里面一個Die掌逛,每個Die12個core:


image.png
?著作權歸作者所有,轉載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市司倚,隨后出現(xiàn)的幾起案子豆混,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖动知,帶你破解...
    沈念sama閱讀 218,682評論 6 507
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件皿伺,死亡現(xiàn)場離奇詭異,居然都是意外死亡盒粮,警方通過查閱死者的電腦和手機鸵鸥,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 93,277評論 3 395
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來拆讯,“玉大人脂男,你說我怎么就攤上這事养叛。” “怎么了宰翅?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 165,083評論 0 355
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵弃甥,是天一觀的道長。 經(jīng)常有香客問我汁讼,道長淆攻,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,763評論 1 295
  • 正文 為了忘掉前任嘿架,我火速辦了婚禮瓶珊,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘耸彪。我一直安慰自己伞芹,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 67,785評論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開白布蝉娜。 她就那樣靜靜地躺著唱较,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪召川。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上南缓,一...
    開封第一講書人閱讀 51,624評論 1 305
  • 那天,我揣著相機與錄音荧呐,去河邊找鬼汉形。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛倍阐,可吹牛的內(nèi)容都是我干的概疆。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 40,358評論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼收捣,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼届案!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起罢艾,我...
    開封第一講書人閱讀 39,261評論 0 276
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤楣颠,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后咐蚯,有當?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體童漩,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,722評論 1 315
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 37,900評論 3 336
  • 正文 我和宋清朗相戀三年春锋,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了矫膨。 大學時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 40,030評論 1 350
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖侧馅,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出危尿,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤馁痴,帶...
    沈念sama閱讀 35,737評論 5 346
  • 正文 年R本政府宣布谊娇,位于F島的核電站,受9級特大地震影響罗晕,放射性物質發(fā)生泄漏济欢。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 41,360評論 3 330
  • 文/蒙蒙 一小渊、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望法褥。 院中可真熱鬧,春花似錦酬屉、人聲如沸半等。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,941評論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽酱鸭。三九已至,卻和暖如春垛吗,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背烁登。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 33,057評論 1 270
  • 我被黑心中介騙來泰國打工怯屉, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人饵沧。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 48,237評論 3 371
  • 正文 我出身青樓锨络,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親狼牺。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子羡儿,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 44,976評論 2 355

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容