科技八卦说|错了一个怎么办？该怎么保证可靠性？，芯片有几十亿个晶体管
许多了解芯片结构的朋友是否都思考过这样一个问题 ， 大型或者高精度芯片的内部有几十亿个晶体管 ， 而且精度控制在几纳米的范围内 ， 比如华为麒麟9905G处理器 ， 不到一个指甲盖大小的空间里封装了103亿个晶体管 。 那么芯片是如何保证其持续且高效地运行的呢？
其实关于这个疑问可以分成两个问题 ， 一是芯片中的几十亿个晶体管是否一个都不能出错？二是芯片如何保持高的可靠性？
文章图片
芯片中的晶体管是否一个都不能出错？
要想了解这个问题 ， 首先我们要了解芯片的制作过程 ， 芯片的制作过程主要分为三个过程：
1.首先是晶圆的制作 ， 我们需要将石英砂制成高纯度的单晶硅圆柱体 ， 之后将其切片打磨 ， 制成我们需要的晶圆片；
2.接着是进行光刻 ， 掩膜 ， 机械 ， 化学处理等过程 ， 著名的荷兰阿斯麦（ASML）光刻机就是靠这个加工过程赚取丰厚利润的；
3.最后是焊接和管脚处理 ， 塑装 ， 切割 ， 测试等 ， 每一步都需要精细处理 ， 才能制成合格的芯片 。
文章图片
在简单了解了芯片的生产制作过程后 ， 大家应该都了解芯片生产的困难了吧？考虑到芯片原材料的材质 ， 环境状况 ， 人为影响以及设备影响 ， 芯片的制作过程总会出现纰漏 ， 做不到完完全全和设计初衷一模一样 。
所以在首先在设计之初 ， 芯片会设计一些多余的晶体管 ， 也就是芯片会预留一些保留区域 ， 假设在制作过程或使用过程中某个晶体管坏掉了 ， 则系统会自动屏蔽掉这一组晶体管 ， 从保留的多余晶体管开发出一组晶体管来取代它 。
文章图片
当然 ， 保留区域的晶体管数目是有一定限度的 ， 如果使用范围超过这个限度 ， 那么这颗芯片就只能进行降级运行 ， 如砍掉部分处理器件的功能 。
再者 ， 芯片制造过程中 ， 产商也会严格把控生产过程 ， 毕竟废品率的居高不下也意味着成本的居高不下 。
所以制造过程的高精密度 ， 例如车间的超净和超静 ， 材料的纯度 ， 减少人工错误提高制造过程的自动化等等 。 最后在封装测试阶段 ， 也会进行各种检测 ， 确保送到用户手上的产品是能够正常运行的 。
文章图片
芯片为何有如此高的可靠性？
芯片之所以有如此高的可靠性 ， 这还要得益于工业界所积累的一套完整的流程体系所确保的结果 。
我们知道软件代码的开发速度很快 ， 而且可以修修改改 ， 但是硬件不行 。 产商当前发布的新产品 ， 基本上都是该公司的研发人员两到三年前开始设计 ， 历经2年测试 ， 历经硬件架构师设计 ， 测试工程师测试 ， 找出bug并进行修改 ， 最后由后端工程师将代码转化为实际的电路 ， 进行布局和布线 。
文章图片
所以相比于软件 ， 硬件不仅耗时长 ， 而且投入大 ， 同时还要保证不出纰漏 ， 自然难度完全不一样 。
同时硬件本身就能够在某些错误造成时进行恢复 ， 只要恢复时间够短 ， 一般就不会察觉到系统曾经的失败和错误 ， 也基本上不会影响它们的正常运用 。
总结
中国每年都会进口大量高精度的芯片 ， 其中主要原因是中国在高精度芯片的制作上受制于西方各国 ， 从制作晶圆的原材料 ， 到制作工艺过程中用到的高精度光刻机以及各种仪器 ， 中国的技术储备都与西方国家有着较大差距 。
推荐阅读
- 科技一哥|荣耀30青春版图集赏析：触觉与视觉的完美享受
- 科技犬君|vs 索尼A9G 谁强？，上半年用户喜爱手机盘点；小米电视大师65英寸OLED
- 精选泛科技|结果如何？，一加8续航遭质疑：上半年最全机型横评出炉
- HAO懂科技|小米“神机”要来了？，小米正式“反击”！上下对折+骁龙865
- 阿拉图图科技说|而给华为仅仅是800万枚！，台积电为苹果准备8000万枚芯片
- 网罗说科技|三星note10一夜成“中端机”，还是256GB+3500mAh，三星扛不住了
- 科技数码迷|华为＋荣耀别不报！入门级机型你们真没有Redmi良心
- 「小米科技」小米11Pro宣布新技术！首发骁龙875+屏下镜头，米粉：价格有点小贵
- 小熊科技|你会考虑吗？，三星顶级旗舰清仓！5G网络+45W快充+2k屏幕
- 简简科技|联想：国内同步上市，支持5G，界读丨摩托罗拉折叠手机Razr2曝光