第一章 計(jì)算機(jī)抽象及相關(guān)技術(shù)

1.5處理器和存儲(chǔ)制造技術(shù)

晶體管：一種受電流控制的開關(guān)，一種由電信號(hào)控制的簡(jiǎn)單開關(guān)。

集成電路：由成千上萬個(gè)晶體管組成的芯片。

超大規(guī)模集成電路（Very Large-Scale Integrated Circuit，簡(jiǎn)寫為VLSI）：由數(shù)十萬到數(shù)百萬晶體管組成的電路。

集成度的增長(zhǎng)率：近35年以來，該行業(yè)持續(xù)發(fā)展使得每隔3年DRAM的容量就翻兩番，累積增長(zhǎng)已超過16 000倍。

集成電路的制造過程——

1. 硅：一種自然元素，是一種半導(dǎo)體；

2. 半導(dǎo)體：一種導(dǎo)電性質(zhì)不好的物質(zhì)——可在特殊條件下導(dǎo)電或絕緣的物質(zhì)；

3. 使用特殊的化學(xué)方法對(duì)硅添加某些材料，將其細(xì)微的區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵氯N類型之一，VLSI電路由數(shù)十億個(gè)這三種類型的材料組合起來并封裝在一起制成的：

1. 優(yōu)秀的導(dǎo)電體（細(xì)微的銅線或鋁線）；

2. 優(yōu)秀的絕緣體（類似于塑料或玻璃膜）；

3. 可在特殊條件下導(dǎo)電或絕緣的區(qū)域（作為開關(guān)），如晶體管；

4. 硅錠（siliconcrystal ingot）：

1. 是什么？一種由單硅晶體構(gòu)成的圓棒，直徑約8~12英寸，長(zhǎng)度約12~24英寸；

2. 做什么？集成電路的制造從硅錠開始；

3. 怎么做？硅錠經(jīng)切片切成厚度不超過0.1英寸的晶圓，晶圓加工成晶體管、導(dǎo)體和絕緣體；

4. 集成電路結(jié)構(gòu)：一層晶體管，2~8層金屬導(dǎo)體，由絕緣體隔開；

5. 晶圓：

1. 是什么？厚度不超過0.1英寸的硅錠切片；

2. 做什么？用于制造芯片；

3. 缺陷（defect）：晶圓或者曝光成像過程中的一個(gè)微小的瑕疵，其附近的電路可能因?yàn)榘@個(gè)缺陷而失效；

4. 策略：將許多獨(dú)立組件放置在某一晶圓上，然后在曝光成像后切割為晶片；

6. 晶片（die）：從晶圓中切割出來的一個(gè)單獨(dú)的矩形區(qū)域，非正式的名稱是芯片；

7. 工藝良率（yield）：合格芯片占總芯片數(shù)的百分比；

8. 封裝方式：合格晶片要連接到I/O引腳上，使用壓焊工藝形成封裝——因?yàn)榉庋b過程也可能出錯(cuò)，因此在封裝之后必須進(jìn)行最后一次測(cè)試再交付給用戶。

集成電路的成本：3個(gè)公式——

1. 每晶片的價(jià)格=每晶圓的價(jià)格/(每晶圓的晶片數(shù)*良率)

2. 每晶圓的晶片數(shù)≈晶圓面積/晶片面積

3. 工藝良率=1/[1+(單位面積的缺陷數(shù)*芯片面積/2)]^2

晶片的成本取決于工藝良率、晶片和晶圓的面積，與晶片面積之間一般并不是線性關(guān)系。