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寻DIY最高境界 看CPU还能耍什么花样?

    提起CPU,多数人没有太多的想法,无非是速度有多快,主频有多高,超频性能有多强,工艺有多先进,这个在电脑中最不起眼也最不可缺少的小玩意,在外观上没有任何出彩的地方,比起其他硬件,显卡还可以看看做工用料,主板还可以数数供电,就连内存也可以看看颗粒的品牌,只有CPU多数人在它被覆盖在散热器之下后,就难见其真身了。现实使用中,可能除了本身速度之外,超频对于CPU来讲就是谈论最多的话题。

    泡泡网CPU频道12月18日 然而速度可以越来越快,超频玩家更比比皆是。难道CPU除了超频再超频、提速再提速以外,就只能老老实实的在机箱中工作?当然不是,在我们伟大的网友群体中,还有不少奇思妙想,利用手上的闲置或是古董CPU继续发挥余热,甚至自己动手造CPU也不足为奇,为我们奉献出许多精彩的瞬间!告诉我们原来CPU还可以这样玩的!下面就让我们去欣赏一下:

  注:文章来源于网络论坛,纯属搞笑,权当给大家新一年的礼物吧,读者切勿模仿,后果自负。此外文章中也并不针对任何CPU产品,请勿对号入座。

    牛人434颗安腾处理器制造办公桌

    Matt Tovey是来自德国一位高性能计算机专家。从3月开始,它就职的高性能计算机公司开始为一家客户升级超级计算机。几十人经过数月的工作搭建起了全球最快的计算机之一,使用了成千上万块Intel安腾处理器,其中仅在搭建过程中报废的CPU就高达几百块。

    作为一种废物利用,主人就用它们装点了自己的桌面,以安腾CPU的单价来看,也可以入选世界昂贵电脑桌之列,但对于IT人来说,这绝对是生平最酷的一张电脑桌。


434颗CPU总重高达20公斤


单颗安腾处理器

    全世界最昂贵的一张电脑桌会是什么材料制成的?钛合金?黄金?不过现在有一张电脑桌是用CPU搭起来的,而且用的是以昂贵闻名的Itanium安腾处理器,不知道Intel公司看到了会有何种感受,成百颗高端处理器只用来装饰?垫桌子?

    DIY最高境界 牛人纯手工制造CPU

    谈起CPU,首先想到这是个比较复杂的芯片半导体,全世界能制造的公司也屈指可数,除了需要精密的仪器和复杂的工艺,还要大量的科研人员才可以研究出来,然而一名美国加州的游戏开发人员Steve Chamberlin花费了18个月自己动手制造了一块8位CPU,此项工程从2007年起开始设计,共耗资1000美元,总共使用了1253条电线线 缆。Steve Chamberlin并为这块CPU取名为BMOW(Big Mess of Wires)。


谁能想到这是手工制造的CPU开机画面

    这就是美国加州游戏开发人员Steve Chamberlin向我们展示的至高境界的DIY。从2007年起,他就开始了“BMOW”项目(Big Mess of Wires/一堆乱麻),目标是使用加法器、计数器、或非元件、触发器等标准零部件,制作一个8位处理器,相当于二十世纪八十年代初的水平,最近终于完成了第一个作品“BMOW-1”——以后也许还会有二号、三号……现在我们来回顾一下制造过程:


制造进行中


完工后就是这个样子


连线局部图


装入机箱


装入机箱后的俯视图


后面板连接

  既然是手工作品,就不可能像我们常用的微处理器那样把数十亿个晶体管集成在几百平方毫米的空间内。事实上,BMOW-1的面积约有450平方厘米,是个极其复杂的大块头:基础是一块Augat绕线板,之上已经预先装好了1250个针脚,需要手工给它们镀金,然后连接2500条线,有些地方甚至要堆叠十层(可以想象一下铜互连)。Chamberlin说他最快可以每小时做25个这样的连接,也就是全部完成至少得100个小时,不吃不喝不睡觉也得干四天多。


Basic语言编程


连接戴尔显示器玩玩吃豆子

  当然这不但是个技术活,也需要金钱做后盾,单单是材料费就花了大概3000美元(得镀金呢)。

  BMOW-1处理器目前的运行频率是2MHz,理论上可以跑到3MHz。虽然只相当于现代微处理器的零头,但已经可以胜任很多工作了,比如Basic语言编程,比如玩玩吃豆子、国际象棋之类的小游戏

  其它主要规格:

- RAM:512KB
- ROM:512KB
视频:512×480分辨率、双色;128×240分辨率、256色
- 音频:三种声音,可编程
键盘:PS/2接口PC标准型
- Debug LCD:可显示两行24个字符,调试之用
- 功耗:10W (2.0A×5.0V)

  其实这个牛得一塌糊涂的手工处理器已完成,Chamberlin还带着它参加了一年一度的创意大会Maker Faire,自然是博得满堂彩。今天我们旧事重提,就是和Intel的工业级流水线对比一下,让大家细细欣赏一遍,也证明那句广告词:Impossible is nothing!

    CPU煎蛋做三明治

  相比现在CPU先进工艺,最早CPU的发热量(无论是AMD还是Intel的产品)都抵的上一个多士炉了,下面我们示范一下如何充分利用这个资源,在闲暇肚饿的时候炮制一份三明治出来。


所需材料:除了吃的,还有硬币、铝箔(作用后面介绍)


把数个导热性好的硬币粘在一起,做成一个传热平台


折出一个铝箔船,好盛放等会打出来的鸡蛋


小心安装好硬币平台


放好铝箔船,在里面打上一个精挑细选出来的鸡蛋


开机一会后,可以见到透明的蛋清都变白了


CPU煎蛋三明治可以吃了

     玩家的具体平台,我们看不出来,CPU型号也无法得知,但是强大的发热量,显然不是近几年工艺的杰作,也许未来随着工艺的提升,这种现象将不复存在了。

    CPU炸薯条

    一个“变态”的国外资深玩家,他首先把他的主板油炸薯条的成果公布在了国外的一个网站上。他说,“所谓浸没式散热即把PC浸在非导电性油中,依靠液体的导热能力进行散热。”HardOCP论坛的网友Sc4freak听说了这种理念,决定自己试一试,还把这当成了穷人的液冷。


为了把整套系统都浸泡在油中,买来了9公升食用油


油是绝缘的,不会对主板CPU的运行造成影响...

   当然,他还是有点害怕,因此没有用自己的新PC,而是翻出来了古董级的ASUS奔腾II 266Mhz和ASUS V3800的系统,将整套系统放置在铝盘中开始倒油,直至完全淹没…然后,他真的开机了,而且这台油锅里的这套系统成功的进入了Win98系统,甚至可以打Quake 3。


纸盒里面,接上电源,打开开关...


开机运行一段时间,油沸腾了,可以放东西炸了...


放入爱吃的薯条,还有笑脸呢...

    随着薯条在油锅中的翻滚,一旁的计算机仍然在稳定的运行着Quake 3。用作者原话:“The computer was still happily chugging along running Quake 3”……当温度及显示此时温度已经达到120摄氏度的时候这台电脑才死机并且无法启动。而这时候,薯条也基本炸好了。当他把薯条捞出来等油冷却后,他又开机继续了……


嗯...香喷喷的...开始用膳了...

   整个平台泡入油中,远比单独CPU加热要效率快的多,从图中看PC平台应该有一定年头了,就算清洁的再干净,用来炸薯条真的卫生么?

    CPU散热器煎蛋

    谁说只有国外的玩家才“变态”的,国内的玩家的搞怪精神也是有滴,我们就发现,也有国内玩家用自己的电脑煎鸡蛋,不过这个鸡蛋只煎了一分熟,遗憾啊。

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 把主板从机器里拿出来

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 把锅放在TT的minitower上

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 准备好鸡蛋,打开SP2004加热下CPU

    这个玩家的配置还挺大众化,945G+赛扬D352,把锅放在纯铜的MINITOWER上,不过没有加风扇。光开机不行,开开SP2004,给CPU加热以下。

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 最后的成果

    最后终于烤好了,不过电脑也自动关机了,看这样子,只有一分熟吧,凑货着吃吧。不过现在的酷睿CPU功耗和温度越来越低了,想煎鸡蛋,还真要想点其他的办法。

    CPU咖啡加热

    网友DIY的USB加热器由一颗Pentium CPU,一个Soket7底座,一根USB线,几个电阻及一个塑料壳组成。

    在高科技含量方面它完全超越了之前介绍过的usb供电铁板烧和鼠标垫,因为这个加热器有一颗奔腾的心!它是intel inside的。

    7颗CPU改造电热锅

    相信不少DIY玩家们家里已经收藏了不少类似80386、486、pentium mmx之类的古董级cpu,许多人还将他们打孔后作为钥匙扣,但如果要收集的多了怎么办呢?国外热衷电脑古董收藏的diyers最近搞出旧CPU的新玩法——CPU电热锅。 

    虽然这个玩法已经不算新鲜,但以往一般的都是利用单个高功耗的CPU的发热量来制作,而古董级的CPU功耗较小,发热量也小,于是这位高手就将7个Cyrix CPU串联在了一起,同样为自己制作了一顿午餐。

    我们先来看看制作过程中用到的材料:7颗Cyrix CPU (1个PR120, 4个PR166, 2个PR200);Lexan CPU底板;铜铝合金的胚面片;AT 250W电源;7850稳压器;导线、电络铁、焊锡等。

    这7个CPU的频率范围在100-150MHz,平均功率都在20W左右。考虑到对发热量的要求,每个CPU上的电压都为标准的5V,分别接在CPU的A7针脚(核心电压)和B10针脚(地线)。

    第一步:处理器

    首先,需要在CPU下面放上一层隔热材料,以免热量流失。

    最重要的就是该电加热器的供电部分。在这用电源的12V输出,通过7850稳压器使其变为5V 1A的标准电流,再接到每个CPU上。

    在焊接与处理器针脚焊接时,最好把周围的几个针脚掰断,这样会比较方便,再者其他的针脚也是毫无用处的。

   第二步:胶粘

    其次,就是要把CPU固定在胚面片上,这位高手使用的是Arctic Silver 3胶水,可以承受180度以上的高温。

    粘稳后,我们可以看到这个电热锅就基本成形了。这位高人还提到可以加上一个调校器来调节这个“电热锅”的温度,但由于自己肚子太饿的原因没有加上。

    通过电路的调校后,就可以继续下一个步骤了。

    出于安全考虑,这位高手建议在做此类工作时,最好预备一个灭火器,以免发生意外。

    第三步:COOK!


    忙活了半天,终于开始做饭吃了,呵呵!虽说该高人自称做的是早餐,但完成了上面的几个步骤后,早餐也该变午餐了,不过想必也是一顿美味营养的午餐。(注:此页文章来源于非常在线)

    又见造U强人 TTL集成电路打造CPU

    Magic-1是一个名叫Bill Buzbee的家伙手工打造的CPU,也是基于这个CPU制造的计算机的名字。“制作Magic-1的念头是在一次午餐中冒出来的”,Buzbee说。Buzbee是一位编译器作者,但他为自己不熟悉CPU的实际工作而感到郁闷,因此想到动手来亲自作一个CPU。


Magic-1是又一个强人手工打造的CPU

    Buzbee在大学时候没有学过任何电子类的课程,而且对于晶体管、电阻、电容等也只是一知半解。他的朋友Ken想到有一本老杂志曾经介绍过如何使用TTL集成电路来制作极其简单的CPU,并推荐他去看一看。一周后,Buzbee找到了这些文章,并全部读了一遍。然后在下一次午餐上,Buzbee对Ken说起决定自己打造一个CPU。


镂空的顶板,可以看到内部的照明蓝光,非常绚丽

    学过数字逻辑和数字电路的朋友一定知道,通过使用TTL门电路,的确是能够实现一个CPU的;笔者在大学时也曾在软件上使用74系列芯片模拟过功能非常简单的CPU。然而,Buzbee朋友搞得这个家伙却是一个功能完全的CPU,我不知该如何形容它的功能,我本想说“麻雀虽小,五脏俱全”,但是……


ALU/寄存器板的元件面


ALU/寄存器板的连线面


看看背面连线的局部图


控制板的元件面


设备板的元件面,中间有一块锂电池

    这款“家酿”CPU可以支持完整的硬件地址转换、内存影射IO和DMA,并且支持多进程,主频“高达”3MHz;该CPU采用8位地址总线,每个进程拥有128K地址空间,其中包括32个2K的数据页和32个2K的代码页,这些地址影射到22位的物理地址空间中,如果算上外部设备的地址空间就是23位物理地址空间。

 
支持Telnet会话

    怎么样?够强的吧?这还不算什么,这个Buzbee还用这个CPU组装了一台微型计算机,名字就叫Magic-1,这台计算机包括两个串口和一块20M的1.3吋硬盘和另一块30M硬盘。最让人“乍舌”的事,这位朋友还将这台计算机做为一个Web服务器,同时支持Telnet会话(虽然只支持一个会话)。哦,还有,为了让这个系统能够跑起来,Buzbee还为它准备了一个C编译器!

   全球仅100颗 AMD限量版CPU被拍卖至1W美金

    此前AMD推出了一款全球限量发售100颗的超频尤物、号称CPU中的F1的“Phenom II X4 42 Black Edition TWKR”处理器。并且,在发布5天之后,这款处理器还被超频高手超至7.0GHz。


价格被炒到接近8万元RMB

    既然是全球限量100颗,那么这样的处理器对发烧友们来说就显得弥足珍贵了。近日,著名购物网站eBay上就有卖家公开拍卖这款超频利器。Phenom II X4 42 Black Edition TWKR的官方报价是260美元,但在eBay上它的拍卖起价却是1美元,在经过四天的拍卖后,已经有78人参与了此次拍卖,且目前这款处理器的价格居然已经飙升至现在11,600美元,折合RMB接近8万元。

    据介绍,Phenom II 42 TWKR Black Edition相当于“CPU中的F1”,不会进行公开销售,全世界数量不超过100个。而型号中的“42”则代表4核心2GHz,这颗专用超频的处理器并没有额定主频和HT频率,初始设置为2GHz,当然大部分情况下它都会在玩家手中运行在4GHz、5GHz以上的频率中,据说极限下可以达到8GHz水平。

   芯片也能当饰品 CPU钥匙链图锦欣赏

   相信不少个性的玩家都有过用报废或者闲置的CPU做饰品或是钥匙链的经历,即美观又彰显个性,下面我们来欣赏一下玩家手中的作品:

    玩家作品1:闲来无事淘宝淘了片报废的775针的CPU,在其上面钻了个孔,装上了个环,摇身一变,变废为宝,一个具有个性的车钥匙链就OK了。

  玩家作品2:不知大家是否有超频导致CPU损坏的经历?当你的CPU已经失去质保,而这一不幸又发生在你身上,你会怎么办呢?难道只把它弃之一边吗?NO!我们还有机会拿它再眩一把!

    玩家作品3:当年经典的奔腾II,玩家的第一台电脑CPU,当时应该是可是上千元的东东,昨天翻东西的时候拆开来,做成了钥匙链。


    当然,如果你想拥有一块这样有个性的钥匙链,自己又没有材料的话,不妨去淘宝转一转,相信会找到你喜欢的一款,以下是淘宝截的图,价格不贵,款式也不少:

    延伸阅读:沙子变i7-详解CPU制造全过程

    看了上面的牛人纯手工制造CPU,你会不会觉得原来制造CPU也不过如此,但你仔细浏览完下面的文章,你应该会对之前的想法有所改观:

    众所周知,CPU是计算机的心脏,是完成各种运算和控制的核心,也是决定计算机性能的最重要的部件。在任何电子设备上都可以找到微芯片的身影,不过也有人不屑一顾,认为处理器这东西没什么技术含量,不过是一堆沙子的聚合而已。是么?Intel就公布了大量图文资料,详细展示了从沙子到芯片的全过程,简单与否一看便知。

    简单地说,处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。

   下边就图文结合,一步一步看看:

   CPU制造:第一阶段图文直播:

  沙子硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。

  硅熔炼12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭(Ingot)。

  单晶硅锭整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。


第一阶段合影步骤图


  CPU制造:第二阶段图文直播:

  硅锭切割横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧?

  晶圆切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。事实上,Intel自己并不生产这种晶圆,而是从第三方半导体企业那里直接购买成品,然后利用自己的生产线进一步加工,比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。值得一提的是,Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。


第二阶段合影步骤图


  CPU制造:第三阶段图文直播:

  光刻胶(Photo Resist)图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。

  光刻一光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说,在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。

  光刻二由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理器,不过从这里开始把视野缩小到其中一个上,展示如何制作晶体管等部件。晶体管相当于开关,控制着电流的方向。现在的晶体管已经如此之小,一个针头上就能放下大约3000万个。


第三阶段合影步骤图

  CPU制造:第四阶段图文直播:

  溶解光刻胶光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。

  蚀刻使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。

  清除光刻胶蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。


第四阶段合影步骤图


  CPU制造:第五阶段图文直播:

  光刻胶再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。

  离子注入(Ion Implantation)在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。

  清除光刻胶离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。


第五阶段合影步骤图


  CPU制造:第六阶段图文直播:

  晶体管就绪至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。

  电镀在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。

  铜层电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。


第六阶段合影步骤图

  CPU制造:第七阶段图文直播: 

  抛光将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。

  金属层:晶体管级别,六个晶体管的组合,大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。


第七阶段合影步骤图


  CPU制造:第八阶段图文直播:

  晶圆测试内核级别,大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部,正在接受第一次功能性测试,使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。

  晶圆切片(Slicing)晶圆级别,300毫米/12英寸。将晶圆切割成块,每一块就是一个处理器的内核(Die)。

  丢弃瑕疵内核晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下完好的准备进入下一步。


第八阶段合影步骤图


  CPU制造:第九阶段图文直播:

  单个内核内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核,这里展示的是Core i7的核心。

  封装:封装级别,20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起,就形成了我们看到的处理器的样子。衬底(绿色)相当于一个底座,并为处理器内核提供电气与机械界面,便于与PC系统的其它部分交互。散热片(银色)就是负责内核散热的了。

  处理器至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Core i7)。这种在世界上最干净的房间里制造出来的最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来的,这里只是展示了其中的一些关键步骤。


第九阶段合影步骤图 


    CPU制造:第十阶段图文直播:

  等级测试最后一次测试,可以鉴别出每一颗处理器的关键特性,比如最高频率、功耗、发热量等,并决定处理器的等级,比如适合做成最高端的Core i7-975 Extreme,还是低端型号Core i7-920。

  装箱根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。

  零售包装:制造、测试完毕的处理器要么批量交付给OEM厂商,要么放在包装盒里进入零售市场。这里还是以Core i7为例。


第十阶段合影步骤图

    以上就是CPU整个制作过程,相信大家一定看的很爽吧?而对于想了解CPU的朋友,这篇文章可以满足您的需求了。但对于更深一层了解更为详细的CPU制作原理,还需要查找一些专业的资料来研究,这里小编就不在一一解释,希望大家谅解!■


    经典文章回顾:

  

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