不管臺式機,筆記本,還是手機,我們會發現里面的CPU都是方形(矩形)的,而且毫無例外的是,顯卡的核心,內存的顆粒,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?
目前主流的芯片都是從晶圓而來的,硅原子會圍繞籽晶有序排列,最終形成近乎完美的圓柱體,切割后便成為圓形晶圓。晶圓上布滿了數個相同的芯片(Die),這些芯片必須通過切割與晶圓分離。
為了最大限度地利用晶圓,在切割的時候就要用能夠鋪滿晶圓的圖形,那么類似于圓形,正五邊形這樣的圖形會有很大的浪費,對于成本高昂的硅晶圓而言是無法接受的,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。
切割工藝包括機械切片和激光切片,原理和用玻璃刀切割玻璃類似,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部設計。方形設計使得電路設計師可以采用正交布線策略,即水平與垂直走向的導線交替排列在不同金屬層中,這種結構不僅簡化了設計自動化工具的工作,還優化了信號傳輸路徑。
此外,CPU在工作時,需要精確地同步時鐘信號,而方形的設計簡化了時鐘分布網絡的設計,降低了不同區域間的時序偏差,可以確保時序一致性,所以方形的CPU設計幾乎就是必然了。
這里有必要再說一句,我們看到的臺式機CPU并不是核心,而是CPU的封裝,除了保護CPU核心之外,還可以起到屏蔽外部信號的干擾,阻擋環境對芯片腐蝕的作用,同時便于運輸和安裝。
而CPU的封裝采用方形,和內部的電路設計有關,方形不僅可以更好地設計和布設電路,也可以更方便地設置針腳,現在的CPU針腳已經超過了1000個,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的形狀。