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为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑

为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑
2020年04月04日 15:12 新浪网 作者 小伟科技杂谈

  对于CPU的形状,似乎并没有什么标准定性规定CPU一定要是正方形(矩形),但是各大CPU厂商都不约而同地选择了矩形,这个简单的问题背后其实隐藏着深刻的逻辑。

  

为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑

  处理器是机器的电子元件,人们对它并不陌生,这是因为我们的日常生活都离不来它。它是电脑的主要设备之一,可以解释计算机指令,同时处理计算机的数据。其实处理器是多个电子元件的统称,他们共同工作,才能完成数据处理。

  而处理器芯片其实都是在一定大小的硅圆上制作并切割出来的,但是晶圆一般是圆形的,而边缘地区周围无论怎样是无法做电路的,只有尽可能减少面积的浪费。所以切割线总长越短,晶圆面积浪费得越小。

  

为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑

  按理来说,想充分利用这个晶圆的面积其实最好是把晶圆切割成一个个正六边形。但是微观工艺,往往没有想象中那么简单。切割晶圆,一般用的是激光,划片道宽度仅有80微米。而使用矩形,也方便划片道计算下一个芯片的位置,移动次数较少。而切割六边形,移动次数会变多,而且路径计算复杂。

  

为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑

  而且当芯片达到一定的面积后,调整长宽比,让它更好地利用晶圆面积。所以从利用率上看,矩形无疑是最佳选择。

  从元素构成角度上看,CPU的核心组成---硅,在微观结构上其实是立方晶系的晶体,简单来说就是晶面的夹角是90度,完美地契合了矩形的内角。四边形可以顺晶面解理自然形成,而正六边形需要打断远远多于解理方向的共价键。作为一种又硬又脆的材料,这样的切割本身就会带来工艺上的问题。

  

为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑

  当然,其实形状上的差别本质上不会改变CPU本身的功能,这样的设计只是为了方便设计罢了。纵观电路的发展史,人类总是习惯于矩形电路的设计,这样的设计无疑是简洁明了且高效的,更何况,CPU精密的电路设计对于精度的要求极高,好的模具为好的设计奠下了好的基础。

  

为什么CPU芯片总是正方形呢?简单的问题背后深刻的逻辑

  所以看似简单的问题,其实背后都隐藏着CPU厂商深刻的思考,都是市场的自然选择。我们现在看到的,其实都是精美,设计集大成者的工艺品。

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