虽然CPU的工作方式可能看起来像是魔术，但它是几十年来聪明工程的结果。随着晶体管--任何微芯片的组成单元--缩小到微观规模，它们的生产方式变得越来越复杂。

照相平板印刷术

晶体管现在小得令人难以置信，以至于制造商无法用正常的方法制造它们。虽然精密车床甚至3D打印机都可以制造出令人难以置信的错综复杂的作品，但它们的最高精度通常是微米级(约为一英寸的三万分之一)，并不适合今天制造芯片的纳米级。

光刻技术消除了非常精确地移动复杂机器的需要，从而解决了这个问题。取而代之的是，它使用光线在芯片上蚀刻图像-就像你可能在教室里找到的老式高空投影仪，但反过来，它将模板缩小到所需的精度。

图像被投射到硅片上，在受控的实验室里，硅片被加工成非常高的精度，因为晶片上的任何一点灰尘都可能意味着损失数千美元。晶片上覆盖着一种名为光致抗蚀剂的材料，这种材料对光线做出反应，然后被冲走，留下了CPU的蚀刻，可以用铜填充或掺杂来形成晶体管。然后，这个过程重复很多次，构建CPU就像3D打印机一样，会构建一层塑料层。

关于纳米级光刻的几个问题

如果晶体管实际上不工作，你能不能把它们做得更小也没关系，而纳米技术在物理学上遇到了很多问题。晶体管本应在关断时阻止电流流动，但它们变得如此之小，以至于电子可以直接流过它们。这被称为量子隧道，这对硅工程师来说是一个巨大的问题。

缺陷是另一个问题。即使是光刻技术，其精度也有一个上限。它类似于投影仪上的模糊图像；当放大或缩小时，它就不太清晰了。目前，铸造厂正试图通过在真空室中使用“极端”紫外光来减轻这种影响，紫外光的波长比人类能感觉到的要高得多。但随着规模变小，这个问题将继续存在。

缺陷有时可以通过一种称为入库的工艺来缓解-如果缺陷击中CPU内核，该内核将被禁用，并且芯片将作为低端部件出售。事实上，大多数CPU阵容都是使用相同的蓝图制造的，但内核被禁用，并以较低的价格出售。如果缺陷击中高速缓存或另一个重要组件，则可能不得不丢弃该芯片，从而导致更低的成品率和更昂贵的价格。较新的工艺节点，如7 nm和10 nm，将具有更高的缺陷率，因此将更加昂贵。

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把它打包起来

包装CPU以供消费者使用，不仅仅是把它放在一个装有一些泡沫塑料的盒子里。当CPU完成时，除非它可以连接到系统的其余部分，否则它仍然是无用的。“封装”过程指的是将精致的硅晶片连接到PCB上的方法，大多数人认为这种方法是“CPU”。

这一过程需要很高的精确度，但不像前面的步骤那样高。CPU芯片安装在硅板上，电气连接连接到与主板接触的所有引脚。现代的CPU可以有数千个针脚，高端的AMD开线器就有4094个针脚。

由于CPU产生大量的热量，而且还应该从前面保护，所以在顶部安装了一个“集成散热器”。这使得与模具接触，并将热量传递到安装在顶部的冷却器。对于一些发烧友来说，用来制作这种连接的热糊不够好，这导致人们放弃了他们的处理器，去应用更优质的解决方案。

一旦所有这些都放在一起，它就可以被包装成实际的盒子，准备上架并放入你未来的电脑中。考虑到制造如此复杂，难怪大多数CPU只有几百美元。

如果您想了解更多关于CPU是如何制造的技术信息，请查看Wikichip对光刻工艺和微体系结构的解释。