19歲天才少年純手工自制CPU，直呼NB

時(shí)間：2021-11-01 14:39:49

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[導(dǎo)讀]點(diǎn)擊上方“小麥大叔”，選擇“置頂/星標(biāo)公眾號(hào)”福利干貨，第一時(shí)間送達(dá)大家好，我是小麥，19歲的時(shí)候，我在干什么呢？應(yīng)該是讀書，籃球，唱跳和Rap？但是這個(gè)少年19歲的時(shí)候，已經(jīng)純手工自制了一個(gè)1200個(gè)晶體管的CPU。??這位叫做SamZeloof的美國(guó)大學(xué)生，最終打造出1200...

大家好，我是小麥，19歲的時(shí)候，我在干什么呢？應(yīng)該是讀書，籃球，唱跳和Rap？但是這個(gè)少年19歲的時(shí)候，已經(jīng)純手工自制了一個(gè)1200個(gè)晶體管的CPU。

這位叫做 Sam Zeloof 的美國(guó)大學(xué)生，最終打造出1200個(gè)晶體管的CPU！相關(guān)推薦:CPU怎么識(shí)別我們寫的代碼？在10微米的多晶硅柵極工藝上實(shí)現(xiàn)，命名為Z2。重點(diǎn)是，與英特爾上世紀(jì)70年代聞名于世的處理器4004使用了相同技術(shù)。
PS排陣列，車庫(kù)自制，超越「摩爾定律」
這款Z2芯片由第一代升級(jí)而來(lái)。 18年，17歲的他曾制作了首個(gè)集成電路Z1，有6個(gè)晶體管。和以前一樣，整個(gè)過(guò)程在他的「車庫(kù)工廠」進(jìn)行，使用不純的化學(xué)品，自制的設(shè)備，沒(méi)有無(wú)塵室。首先，Zeloof 在 Photoshop 中布局了一個(gè)簡(jiǎn)單的 10x10 晶體管陣列。一列中的10個(gè)晶體管共享一個(gè)共同的柵極連接，每行串聯(lián)在一起，與相鄰的晶體管共享一個(gè)源極/漏極。相關(guān)文章：手工自制CPU。單個(gè)10微米 NMOS 晶體管樣子如下，金屬層有些不對(duì)齊，紅色的輪廓是多晶硅，藍(lán)色是源極/漏極。之前，Zeloof 一直采用金屬柵極工藝制作。鋁柵極是與其下面的硅溝道具有很大的功函數(shù)差異，從而導(dǎo)致高閾值電壓(>10V)。比如，吉他失真踏板和環(huán)形振蕩器 LED 閃光器，由于這兩種材料閾值電壓值高，都需要一個(gè)或兩個(gè) 9V 電池來(lái)運(yùn)行電路。為了節(jié)省功耗，Zeloof 選用多晶硅柵極工藝，性能得到提升，自對(duì)準(zhǔn)柵極就不會(huì)產(chǎn)生高閾值電壓。這使得這些芯片與2.5V 和3.3V 邏輯電平兼容。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)好后，接著切割晶片，對(duì)多晶硅柵極進(jìn)行蝕刻。 Zeloof改進(jìn)了工藝流程，采用自對(duì)準(zhǔn)方法，選擇高溫?cái)U(kuò)散而不是離子注入進(jìn)行摻雜。因?yàn)楣杵弦呀?jīng)有了各種材料，所以他只需要找到一層薄薄的 SiO2 (大約10nm) ，然后是厚一點(diǎn)的多晶硅 (300nm)。結(jié)果顯示，Z2 比 Z1 有了飛躍性的進(jìn)步。改用多晶硅柵極工藝大大降低了功耗，但由于沒(méi)有純凈的化學(xué)品和沒(méi)有潔凈室，產(chǎn)量很低。
Zeloof 表示，「我已經(jīng)做了15個(gè)芯片（1500個(gè)晶體管），并知道至少有一個(gè)完全功能的芯片和至少兩個(gè)大部分功能，這意味著良率低于 80%，而不是100%?！?/span> 視頻開(kāi)篇，Zeloof 調(diào)侃自己車庫(kù)造芯超越摩爾定律。網(wǎng)友還順便嘲笑了「擠牙膏」廠英特爾，到了2025年 Zeloof ：我終于做到了5nm。英特爾：這是我們最新的10nm 工藝。
極客少年，造芯夢(mèng)
那么，2018年，Sam Zeloof 究竟做了什么？盡管CPU芯片制造門檻越來(lái)越高，但天才少年Zeloof并沒(méi)有放棄夢(mèng)想。 2018年，17歲的他還只是一名高三學(xué)生，但他已經(jīng)成功制作了首個(gè)集成電路Z1，擁有6個(gè)晶體管，使用5微米的PMOS工藝。在接受The Amp Hour采訪時(shí)，Zeloof提到此次發(fā)明的靈感源自于YouTube頻道，Jeri Ellsworth在個(gè)人頻道中演示了如何不用特殊工具來(lái)切割硅片、自制硅晶體管的方法。受此啟發(fā)，Zeloof計(jì)劃在Jeri Ellsworth的基礎(chǔ)上來(lái)制作集成電路。這樣一位傳奇的少年，可以說(shuō)是一位資深的電子愛(ài)好者。他在高中時(shí)就開(kāi)始自己制作芯片，并在家里學(xué)習(xí)了制造芯片所需的信息和機(jī)器。
他從eBay上買來(lái)零部件和材料，打造成一個(gè)半導(dǎo)體制造實(shí)驗(yàn)室。
這位才華橫溢的少年認(rèn)為，嘗試制造芯片是一種了解半導(dǎo)體和晶體管內(nèi)部運(yùn)作情況的方法。
從2017年起，他開(kāi)始在博客介紹自己的項(xiàng)目，Zeloof收到了很多積極的反饋。一些上世紀(jì)70年代的資深工程師也為Zeloof提供了很多建議，希望他能開(kāi)發(fā)出一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，克隆4004芯片技術(shù)，從而更好的為自己開(kāi)發(fā)芯片服務(wù)。 Zeloof表示，「我開(kāi)始閱讀舊書，研究一些舊的專利，因?yàn)樾聲榻B的制作流程需要非常昂貴的設(shè)備?！?/span>

—— The End ——