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一文看懂CPU為什么做成方形的

2025-08-15
來(lái)源:中關(guān)村在線
關(guān)鍵詞: CPU 晶圓 封裝

不管臺(tái)式機(jī),筆記本,還是手機(jī),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)里面的CPU都是方形(矩形)的,而且毫無(wú)例外的是,顯卡的核心,內(nèi)存的顆粒,SSD的閃存顆粒也都是方形的,那為什么大家都這么默契選擇了方形,而不是三角形或者六邊形呢?

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目前主流的芯片都是從晶圓而來(lái)的,硅原子會(huì)圍繞籽晶有序排列,最終形成近乎完美的圓柱體,切割后便成為圓形晶圓。晶圓上布滿了數(shù)個(gè)相同的芯片(Die),這些芯片必須通過(guò)切割與晶圓分離。

為了最大限度地利用晶圓,在切割的時(shí)候就要用能夠鋪滿晶圓的圖形,那么類(lèi)似于圓形,正五邊形這樣的圖形會(huì)有很大的浪費(fèi),對(duì)于成本高昂的硅晶圓而言是無(wú)法接受的,于是就被排除掉了,剩下的圖形就是矩形,三角形和正六邊形。

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切割工藝包括機(jī)械切片和激光切片,原理和用玻璃刀切割玻璃類(lèi)似,所以需要一刀到底,即使是激光切片,為了避免晶圓斷裂,也要盡量保持直線切割,所以正六邊形也不可取。

那如果有財(cái)大氣粗的客戶想要圓形,甚至桃心形的CPU,不在乎良品率,那是不是就能擺脫方形了呢?

這就涉及到了芯片的內(nèi)部設(shè)計(jì)。方形設(shè)計(jì)使得電路設(shè)計(jì)師可以采用正交布線策略,即水平與垂直走向的導(dǎo)線交替排列在不同金屬層中,這種結(jié)構(gòu)不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的工作,還優(yōu)化了信號(hào)傳輸路徑。

此外,CPU在工作時(shí),需要精確地同步時(shí)鐘信號(hào),而方形的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì),降低了不同區(qū)域間的時(shí)序偏差,可以確保時(shí)序一致性,所以方形的CPU設(shè)計(jì)幾乎就是必然了。

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這里有必要再說(shuō)一句,我們看到的臺(tái)式機(jī)CPU并不是核心,而是CPU的封裝,除了保護(hù)CPU核心之外,還可以起到屏蔽外部信號(hào)的干擾,阻擋環(huán)境對(duì)芯片腐蝕的作用,同時(shí)便于運(yùn)輸和安裝。

而CPU的封裝采用方形,和內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)有關(guān),方形不僅可以更好地設(shè)計(jì)和布設(shè)電路,也可以更方便地設(shè)置針腳,現(xiàn)在的CPU針腳已經(jīng)超過(guò)了1000個(gè),如果采用其他形狀,主板這里的布線又要麻煩很多,所以方形就成了最為常見(jiàn)的形狀。


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