计算机芯片

发布时间:2023-05-16 15:14
作者:Ameya360
来源:网络
阅读量:2620

  计算机芯片,准确地说就是硅片,也叫集成电路。它是微电子技术的主要产品。所谓微电子是相对"强电"、"弱电"等概念而言,指它处理的电子信号极其微小,它是现代信息技术的基础。计算机芯片是一种用硅材料制成的薄片,其大小仅有手指甲的一半。一个芯片是由几百个微电路连接在一起的,体积很小,在芯片上布满了产生脉冲电流的微电路。计算机芯片利用这些微电流,就能够完成控制计算机、自动化装置制和其它各种设备所需要的操作。计算机芯片内的电路很小,它使用的电流也很小,所以也称芯片为微电子器件。微型计算机中的主要芯片有微处理芯片、接口芯片、存储器芯片。


计算机芯片发展历史

  1950~1960 年的空中竞争非常激烈。美国为了在飞船有限的空间内做更多的事要求设备的体积小而再小,以便在很小的空间内能装更多的电子设备,从而发展芯片。许多生产者很快利用芯片体积小,消耗电流少的优点,进一步生产了微型计算器和微型计算机。

  自从第一台电子管计算机发明后,1974 年,三个美国科学家巴丁、肖克莱和布拉坦发明了晶体管。最早的晶体管是用锗半导体制成的,后来才使用硅半导体晶体管。大约1953年晶体管才开始用于计算机。

  1958年在美国得克萨斯仪器公司工作的美国人杰克吉尔比提出将两个晶体管放在一片芯片上的设想,从而发明了第一个集成电路。随着技术进步,集成电路规模越来越大,功能越来越强。

  自从1958年发明芯片以来,芯片发展非常迅速,仍在继续发展。每当出现一个新的自动装置或功能更强的计算机,多是由于研制出了新的功能更强的芯片。计算机生产者们一直在努力制造功能更强的芯片,来提高芯片的集成度和工作速度。

  重大发展史

  1、1971年,英特尔公司推出了第一枚微处理器——4004芯片;

  意义:开始了人类将智能内嵌于电脑和无生命设备的历程,标志着电脑芯片技术从此开始腾飞。

  2、1974年,英特尔公司推出了划时代的处理器,Intel 8080;

  特点:采用复杂的指令集以及40管脚封装,其功能是8008的10倍,每秒能执行29万条指令。

  3、1993年,具有里程牌意义的Intel Pentium处理器正式发布;

  意义:宣布个人电脑开始进入多媒体时代。

  4、1998年,英特尔发布了Pentium II Xeon处理器;

  设计:Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据存储、数据归类、数据库、电子,机械的自动化设计等。

  5、2003年3月,英特尔发布一种完整的计算机解决方案——迅驰移动计算技术。

计算机芯片工作原理

  芯片的衬底材料是具有 n-或 p-型的轻掺杂质单晶硅层。它起两个作用,一是作为在其上面和内部制造集成电路的物理介质,另一作用是作为电路本身的一部分,构成芯片核心的半导体电路和微型晶体管通过沉积或刻蚀直接构建在单晶硅表面上。

  芯片的工作速度与芯片内电路之间信号传送路程的长短有关,路程越短速度越快,反之则越慢。芯片的工作时间单位是以纳秒计量的。

  芯片中的电路越紧密地挤在一起,芯片的工作速度越快,而且由于更多的电路被设计在同样面积的硅片上,芯片的功能更强。实际中芯片所做的工作都是由晶体管完成的。芯片的代码用两种信号表示,即电压信号代码。它包括两种状态,被分别称为高电平和低电平状态,也可以用数字表示这两种信号,即用“1”表示高电压信号,用“0”表示低电压信号(“1”和“0”在二进制代码中叫做“位”(bit, binary digits 的缩写))。

  芯片电路中由于晶体管的导通与断开而产生的一串电信号,也叫做信号流。信号流可以用来表示数字、字母和其它各种信息的代码。

(备注:文章来源于网络,信息仅供参考,不代表本网站观点,如有侵权请联系删除!)

上一篇:TVS二极管

下一篇:可变电容

在线留言询价

相关阅读
芯片Layout中的Guard Ring是什么?
  在芯片设计中,Guard Ring(保护环) 是一种环绕在敏感电路或器件(如模拟电路、高精度器件、存储器单元、I/O驱动器等)周围的版图结构,形成关键的“隔离带”。它的核心使命是提高电路的可靠性、性能和抗干扰能力,是复杂芯片(尤其是混合信号芯片、高可靠性芯片)成功量产的关键因素之一。  Guard Ring的物理构成  Guard Ring并非单一结构,而是由多个精心设计的物理组件协同构成:  1衬底接触环  采用高掺杂的P+区域(P型衬底)或N+区域(N型衬底/深N阱)。其核心作用是提供到半导体衬底的低阻连接。它能有效收集衬底中不需要的少数载流子,防止其干扰被保护电路,稳定衬底电位,减少衬底噪声耦合,并为潜在寄生电流提供泄放路径。  2阱接触环标题  采用高掺杂的N+区域(N阱)或P+区域(P阱)。它提供到阱的低阻连接点,稳定阱电位并收集阱中产生的少数载流子。在双阱工艺中,N阱接触环本身就能阻挡衬底中的少数载流子(空穴)进入N阱。  3隔离结构  通常指浅沟槽隔离或深沟槽隔离。它在物理上分隔保护环内外的区域,阻止表面漏电流路径,增加载流子从外部扩散进入保护区域的难度,是防止闩锁效应的关键物理屏障。  4连接线  通过通孔和金属层将衬底接触环和阱接触环连接到指定电位(VSS或VDD)。确保这些连接具有极低的电阻至关重要。  Guard Ring的核心作用  Guard Ring通过其物理结构实现多重关键保护功能:  1防止闩锁效应  这是Guard Ring最核心的作用。闩锁效应由芯片内部寄生的PNPN结构意外触发引发,可导致大电流、功能失效甚至芯片烧毁。Guard Ring通过提供低阻的阱和衬底接触,有效收集触发闩锁的寄生载流子,在其达到触发浓度前将其泄放。同时,隔离结构增加了载流子横向流动的阻力。它对包含NMOS和PMOS相邻放置的电路(如CMOS反相器、I/O驱动器)的保护尤为关键。  2抑制衬底噪声耦合  芯片上不同模块(尤其是数字模块与敏感的模拟/射频模块)工作时产生的噪声会通过公共硅衬底传播。连接到干净VSS的衬底接触环作为一个低阻抗的“汇”,能吸收和分流试图进入保护区域的衬底噪声电流,为被保护电路提供局部的“安静地”,显著降低噪声干扰。  3阻挡少数载流子注入  芯片某些区域(如开关状态的NMOS源/漏、反向偏置的PN结)可能向衬底注入少数载流子(电子或空穴)。这些载流子扩散到敏感区域(高阻节点、存储节点、精密基准源)会引发漏电流、电压偏移或数据错误。Guard Ring(尤其是反向偏置的阱接触环,如N阱环接VDD阻挡空穴)能收集这些扩散载流子,阻止其到达敏感区域。  4提高器件隔离度与可靠性  在需要高隔离度的应用(如RF电路、混合信号电路)中,Guard Ring有助于减少相邻器件间通过衬底的串扰。通过综合防止闩锁、减少噪声干扰和漏电流,Guard Ring显著提升了被保护电路的长期工作可靠性和稳定性。  设计与实现考量  Guard Ring的设计需结合具体工艺和电路需求:  必要性:为MOS器件提供衬底/阱电位(Bulk端)的Guard Ring是必不可少的。用于隔离噪声或防止Latch-up的Guard Ring则需评估实际需求(是否存在噪声源或对噪声敏感)。  结构选择:根据保护对象(PMOS/NMOS/DNW器件)选择对应的NWring、PSUBring或DNWring结构。其版图实现需严格遵循特定工艺的设计规则(Design Rule),例如有源区(AA/OD)与注入层(SP/PP/SN/NP)的包围关系、接触孔(CT/CONT)的尺寸和间距、金属层(M1)的连接等。  增强防护:有时会采用双层Guard Ring结构,以进一步降低阱/衬底的寄生电阻压降,增强隔离效果,更有效地降低Latch-up风险。  面积权衡:添加Guard Ring必然增加芯片面积。设计时必须在防护效果和成本(面积)之间进行仔细权衡。  Guard Ring是芯片版图设计中基础而关键的防护结构。其本质是通过在敏感电路周围精确构建阱接触环、衬底接触环和隔离结构,并将它们连接到合适的电源/地网络,共同形成一个高效的载流子收集阱和噪声隔离带。它从根本上防止了致命的闩锁效应,有效抑制了衬底噪声耦合,并阻挡了有害的少数载流子注入,从而极大提升了芯片的鲁棒性、性能和可靠性。
2025-10-30 14:49 阅读量:385
全球首款,我国芯片研制获重大突破!
  据《科技日报》报道,近日,清华大学电子工程系方璐教授团队在智能光子领域取得重大突破,成功研制出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”,标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。相关研究成果在线发表于学术期刊《自然》。  科研团队基于智能光子原理,创新提出可重构计算光学成像架构,将传统物理分光限制转化为光子调制与计算重建过程。通过挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光重构特性,团队实现高维光谱调制与高通量解调的协同计算,最终研制出“玉衡”芯片。“玉衡”光谱成像芯片概念图。图片来源:清华大学  “玉衡”芯片仅约2厘米×2厘米×0.5厘米,却可在400—1000纳米的宽光谱范围内,实现亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像,能在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息,其快照光谱成像的分辨能力提升两个数量级,突破了光谱分辨率与成像通量无法兼得的长期瓶颈,为高分辨光谱成像开辟了新路径。  方璐表示,“玉衡”攻克了光谱成像系统的分辨率、效率与集成度难题,可广泛应用于机器智能、机载遥感、天文观测等领域,以天文观测为例,“玉衡”的快照式成像每秒可获取近万颗恒星的完整光谱,有望将银河系千亿颗恒星的光谱巡天周期从数千年缩短至十年以内,凭借微型化设计,它还可搭载于卫星,有望在数年内绘制出人类前所未有的宇宙光谱图景。
2025-10-16 14:25 阅读量:434
全球首款1.8纳米芯片发布!
  正在努力扭转艰难处境的老牌芯片厂英特尔,周四(10月9日)展示了即将亮相的新一代先进制程PC芯片,开始向苹果、高通、AMD、台积电等竞品发起反击。  公司发布的照片显示,今年3月履新的CEO陈立武站在亚利桑那工厂门口,捧着一块代号为Panther Lake的新一代酷睿处理器晶圆。这是首款采用英特尔18A工艺(18埃米,即1.8纳米)的芯片。  英特尔特别强调,18A工艺也代表着芯片行业两大创新技术的应用:全环绕栅极晶体管以及背面供电网络。与Intel 3相比,18A能够提供15%的频率提升,且晶体管密度提高1.3倍,或者在同等性能水平下降低25%的功耗。  据悉,新一代芯片与被称为“英特尔CPU能效巅峰之作”的Lunar Lake相比,相同功耗下性能提升50%。而在性能相同时,相较上一代Arrow Lake-H处理器功耗降低30%。  公司也在周四表示,除了个人电脑外,Panther Lake还将拓展至机器人在内的边缘应用领域。基于18A工艺的至强6+服务器处理器也将于2026年上半年发布。  英特尔世界首款 1.8nm 要点  1、世界首款:预览三代酷睿 Ultra(Panther Lake),首款 18A 制程客户端 SoC;  2、生产进展:Panther Lake 已投产,按计划推进,有望成热门 PC 平台;  3、服务器新品:首展至强 6+(Clearwater Forest),18A 制程,功耗性能大进;  4、核心制程:Intel 18A 是英特尔最先进半导体节点(1.8nm);  5、制造保障:亚利桑那 Fab 52 已运营,今年晚些时候 18A 量产,巩固领先。
2025-10-10 15:24 阅读量:419
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
TL431ACLPR Texas Instruments
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
BP3621 ROHM Semiconductor
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
TPS63050YFFR Texas Instruments
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年,现 有超过3500家优质供应商,收录600万种产品型号数据,100 多万种元器件库存可供选购,产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等,为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码:

验证码