CPU 的制作
内容提要
文章介绍CPU制造流程：高纯度硅生长为硅锭并切割成晶圆，经光刻、腐蚀形成众多Die，每颗CPU含数百亿晶体管。晶圆中心良率高，缺陷Die可屏蔽损坏核心降级出售。受散热限制晶体管数量难再提升，厂商转向多核。内存、GPU、手机SoC同样由晶体管构成。
延伸解读
晶圆良率与芯片分级
文章指出，一个晶圆上可切割出多个Die，但并非所有Die都完好。越靠近晶圆中心，Die的良率越高；越偏离中心，良率越低。厂商会将损坏了部分晶体管的Die屏蔽掉损坏的核心，降级为低配CPU出售，例如同一批次的i7可能因两个核心损坏而变成i5。这种做法既减少了浪费，也降低了用户购买低配产品的价格。
晶体管数量为何停滞在300亿
文章解释，晶体管数量越多，计算能力越强，但当前已难以突破300亿个，主要瓶颈在于散热。晶体管工作需要通电，能量守恒导致大量热量产生，而散热效率有限，温度过高会使CPU无法正常工作。尽管降低电压等方案可以辅助散热，但多年来进步有限，因此厂商转向多核、超流水线等方向提升性能。
手机SoC与PC的差异
文章提到，手机内部同样具备CPU、GPU、内存、磁盘等组件，相当于缩小版的PC。但手机CPU并非独立存在，而是与内存、显卡、驱动等封装在一个大芯片中，称为贴片SoC。这种高度集成的设计不同于PC，用户无法像更换内存条那样随意升级单个部件，体现了手机与PC在可扩展性上的根本区别。
Q&A
CPU是怎么从沙子变成芯片的？主要步骤有哪些？
首先将高纯度硅融化，用引子不断附着生长成圆柱形硅锭，直径10厘米以上；然后切割硅锭成厚度约3毫米的晶圆；接着通过光刻、腐蚀等复杂工艺在晶圆上形成众多Die；最后经过测试、封装，每个Die就成为一颗CPU。
为什么CPU里的晶体管数量不能一直增加？
晶体管数量增加会提升计算能力，但散热成为瓶颈。晶体管通电工作会产生热量，目前散热技术无法有效处理更多晶体管产生的热量，导致工作环境温度过高，因此晶体管数量难以再提升，厂商转向多核、超流水线等方向。
晶圆良率是什么？为什么靠近中心的Die良率更高？
晶圆良率指一片晶圆上完好Die的比例。由于每颗Die包含数百亿晶体管，部分晶体管可能损坏，导致Die不良。越靠近晶圆中心，Die良率越高；越偏离中心，良率越低。
损坏的Die怎么处理？会直接扔掉吗？
不会直接扔掉。厂商会将损坏晶体管对应的核心屏蔽，降级为低配CPU出售。例如同一批次的i7若有两个核心损坏，就屏蔽这两个核心作为i5出售。这样既减少浪费，又降低用户购买成本。
手机里的CPU和电脑CPU有什么不同？
手机里不仅有CPU，还有GPU、内存、磁盘等，相当于缩小版PC。但手机CPU不是单独存在的，厂商会将内存、显卡、驱动、CPU等全部封装在一个大芯片里，称为贴片SOC，高度集成，不像PC可以随意更换内存条。
内存和GPU里也有晶体管吗？它们和CPU的晶体管用法一样吗？
是的，内存、GPU等都由晶体管构成。但用法不同：高速缓存一个比特需要6-8个晶体管，而内存容量大，一个比特只需1个晶体管，但需要外部电容来保持数据。GPU和CPU本质相同，只是运算单元的工作模式和量级不同。
