第一章 计算机抽象及相关技术

1.5处理器和存储制造技术

晶体管：一种受电流控制的开关，一种由电信号控制的简单开关。

集成电路：由成千上万个晶体管组成的芯片。

超大规模集成电路（Very Large-Scale Integrated Circuit，简写为VLSI）：由数十万到数百万晶体管组成的电路。

集成度的增长率：近35年以来，该行业持续发展使得每隔3年DRAM的容量就翻两番，累积增长已超过16 000倍。

集成电路的制造过程——

1. 硅：一种自然元素，是一种半导体；

2. 半导体：一种导电性质不好的物质——可在特殊条件下导电或绝缘的物质；

3. 使用特殊的化学方法对硅添加某些材料，将其细微的区域转变为以下三种类型之一，VLSI电路由数十亿个这三种类型的材料组合起来并封装在一起制成的：

1. 优秀的导电体（细微的铜线或铝线）；

2. 优秀的绝缘体（类似于塑料或玻璃膜）；

3. 可在特殊条件下导电或绝缘的区域（作为开关），如晶体管；

4. 硅锭（siliconcrystal ingot）：

1. 是什么？一种由单硅晶体构成的圆棒，直径约8~12英寸，长度约12~24英寸；

2. 做什么？集成电路的制造从硅锭开始；

3. 怎么做？硅锭经切片切成厚度不超过0.1英寸的晶圆，晶圆加工成晶体管、导体和绝缘体；

4. 集成电路结构：一层晶体管，2~8层金属导体，由绝缘体隔开；

5. 晶圆：

1. 是什么？厚度不超过0.1英寸的硅锭切片；

2. 做什么？用于制造芯片；

3. 缺陷（defect）：晶圆或者曝光成像过程中的一个微小的瑕疵，其附近的电路可能因为包含这个缺陷而失效；

4. 策略：将许多独立组件放置在某一晶圆上，然后在曝光成像后切割为晶片；

6. 晶片（die）：从晶圆中切割出来的一个单独的矩形区域，非正式的名称是芯片；

7. 工艺良率（yield）：合格芯片占总芯片数的百分比；

8. 封装方式：合格晶片要连接到I/O引脚上，使用压焊工艺形成封装——因为封装过程也可能出错，因此在封装之后必须进行最后一次测试再交付给用户。

集成电路的成本：3个公式——

1. 每晶片的价格=每晶圆的价格/(每晶圆的晶片数*良率)

2. 每晶圆的晶片数≈晶圆面积/晶片面积

3. 工艺良率=1/[1+(单位面积的缺陷数*芯片面积/2)]^2

晶片的成本取决于工艺良率、晶片和晶圆的面积，与晶片面积之间一般并不是线性关系。