解剖 CPU

http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/11/cpu_autopsy.html

有一个瑞典 Lund 大学物理学博士生，就真的这么干了，还把照片放到网上。我们知道，CPU里面是几千万到几亿个晶体管，他的目标就是看到这些晶体管。

1.

他先找到一块 Intel Pentium III Coppermine 芯片，主频 800MHZ，生产于 2000 年。（我查了一下，网上的报价现在是 15~30 元人民币/块。）

下图是该 CPU 的正面。你可以看到它分成两部分，周围是一圈绿色的电路板，中间那块蓝色的就是芯片。

2.

CPU 背面是密密麻麻的针脚，用来从主板取电和通信。

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为了把芯片从电路板取出，动用了电锯。

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切断电路板，就可以取出芯片了。

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去掉上面的金属保护盖，芯片的庐山真面目显现了，上面有很多闪光的小点。

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把这块芯片放到光学显微镜下，看到那些小点都是一个个金属垫（metal pad），用来连接芯片内部与外面的电路板。

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拉近距离，可以看到金属垫中间的小洞里面有一些特殊结构。

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那里原来是一层层的导线，好像三明治叠在一起。

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调整显微镜，依次把焦点对准不同的导线，先是上层。

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然后，焦点对准中间的那层导线。

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最后是下层导线。

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导线的下面就是硅片层（晶圆），也就是晶体管的位置。但是这时，光学显微镜已经到放大的极限了，只好改用电子扫描显微镜（scanning electron microscope）。

因为没有办法去掉导线层，所以先把芯片一切二，观察横截面。

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可以看到芯片的底部，也就是金属层底部有一些线条。

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把底部放大。

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肉眼看到大概有六层，全部都是金属导线，估计就是刚才光学显微镜里看到的导线层。

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换一个更好的角度。

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这台电子扫描显微镜的极限是 250 纳米，而奔三的制造工艺是 180 纳米（根据 wikipedia），所以没法看见更细的导线层，更不要说下面的晶体管了。

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换一个角度，从上往下看，依然是一层层叠加的导线。由于暂时没办法把这些导线去掉，所以晶体管层还是看不见。

 

参考

[1] 解剖 CPU（另）