用顯微鏡觀察cpu芯片內部


1.

    先找到一塊Intel公司的奔三(Pentium III)Coppermine芯片,主頻800MHZ,生產於2000年。(我查了一下,網上的報價現在是15~30元人民幣/塊。)

    下面是這塊CPU的正面。你可以看到它分成兩部分,周圍是一圈綠色的電路板,中間那塊藍色的就是芯片。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

    (本文所有圖片,都可以點擊看大圖。)

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    CPU的背面是密密麻麻的針腳,用來從主板取電和通信。

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    為了把芯片從電路板取出,動用了電鋸。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    切斷電路板,就可以取出芯片了。

    

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    去掉上面的金屬保護蓋,芯片的廬山真面目顯現了,上面有很多閃光的小點。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    把這塊芯片放到光學顯微鏡下,看到那些小點都是一個個金屬墊(metal pad),用來連接芯片內部與外面的電路板。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    拉近距離,可以看到金屬墊中間的小洞里面有一些特殊結構。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    那里原來是一層層的導線,好像三明治疊在一起。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    調整顯微鏡,依次把焦點對准不同的導線,先是上層。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    然后,焦點對准中間的那層導線。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    最后是下層導線。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    導線的下面就是硅片層(晶圓),也就是晶體管的位置。但是這時,光學顯微鏡已經到放大的極限了,只好改用電子掃描顯微鏡(scanning electron microscope)。

    因為沒有辦法去掉導線層,所以先把芯片一切二,觀察橫截面。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    可以看到芯片的底部,也就是金屬層底部有一些線條。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    把底部放大。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    肉眼看到大概有六層,全部都是金屬導線,估計就是剛才光學顯微鏡里看到的導線層。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    換一個更好的角度。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    這台電子掃描顯微鏡的極限是250納米,而奔三的制造工藝是180納米(根據wikipedia),所以沒法看見更細的導線層,更不要說下面的晶體管了。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

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    換一個角度,從上往下看,依然是一層層疊加的導線。由於暫時沒辦法把這些導線去掉,所以晶體管層還是看不見。

    用顯微鏡觀察cpu芯片內部

    (完)


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