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cpu材料的发展和未来摘要：CPU （Central Processing Unit）,即中央处理器，是-•块超大规模的集成电路,是 一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（Control Unit） o它的功能主要是解释计算机 指令以及处理计算机软件中的数据中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU, Arithmetic Logic Unit）和高 速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）.控制及状态的总线（Bus） 它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件本 文通过对cpu材料发展的研究，对未来CPU材料的发展趋势进行探讨关键字：cpu材料发展 正文：（一）cpu材料的发展史CPU的第一代是4位和8位低档微处理器时代,其典型产晶是Lntel4004和IntelSOOB 微处理器其基本特点是采用PMOS I艺，集成度低（4000个晶体管/片）这也确立了硅 在CPU制作材料方而的地位生产CPU等芯片的材料是半导体，现阶段主要的材料是蔭Si, 这是…种非金属元素，从化学的角度来看，由于它处于元素周期表中金属元素区与非金属元 素区的交界处，所以具有半导体的性质，适合于制造各种微小的晶体管，是目前最适宜于制 造现代大规模集成电路的材料之硅（错）外层有4个电子导电能力介于导体与绝缘体 之间纯净的硅（緒）叫做木征半导体o如果在纯净的硅（错）中参如微暈的五价磷，铸， 碑等元素就形成了 N型半导体,同样如果在纯净的硅（错）中参如微量的三价硼，铝，钢， 等元素就形成了 P型半导体。

N型半导体和P型半导体合在一起就是一个二极管，同样可以 做成三极管、场效应管、等其他半导体电子元器件在确立了以硅为CPU的主要制作材料的方向后，CPU的更新换代主要是对材料加工和CPU 结构的创新首先，是硅的提纯在硅提纯的过程中,原材料硅将被熔化，并放进一个巨大 的石英熔炉这时向熔炉里放入一颗晶种，以便硅晶体I韦I着这颗晶种生长，直到形成一个儿 近完美的单晶硅以往的硅锭的直径大都是200毫米，而CPU厂商正在增加300毫米晶圆的 生产其次，是切割品圆所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先 确定规格的硅晶片，并将其划分成多个细小的区域，每个区域都将成为一个CPU的内核（Die） 一般来说，晶圆切得越薄,相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多第三项工艺：影印， 即在经过热处理得到的硅氧化物层上而涂敷一种光阻（Photoresist）物质，紫外线通过印制 着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片，被紫外线照射的地方光阻物质溶解最后，还 要经过蚀刻，重复、分层和封装这些技术相对都比较复杂，而各大厂商都在对这些技术不 断创新，不断改进以提高产品的成品率等当然，向intel和AMD这样的超级巨头，在CPU结构层而也可谓花足了心思。

就拿双核 技术来说，AMD将两个内核做在一个Die （内核）上，通过直连架构连接起来，集成度更髙 Intel则是采用两个独立的内核封装在一起，因此有人将Intel的方案称为“双芯”，认为 AMD的方案才是真正的“双核”关于CPU结构，此处不做过多赘述二）cpu材料的未来虽然目前市而上的CPU基本都是以硅为主的半导体材料制成的但是不少科学家致力 于新材料的发现，从而通过新材料制成的CPU大大提高计算机的运行速度目前的进展如下：(1) 碳纳米管IBM公司的科学家们似乎已经找到了一•种真实的方式抛开硅晶体而转向碳纳米 管碳的表现形式之一是石墨烯你可以把石墨烯想象成有点像分子组成的钢丝网：单个碳 原子以六边格的形式结合在一起，形成只有一个原子厚的薄层碳纳米管就是一张石墨烯薄 片卷起来形成的一个圆柱碳纳米管的长度超过它的宽度1亿倍那对我们来说仍然是很微 小的，但是碳纳米管能够比任何英它已知的圆柱形纳米结构都要大的多 像硅、碳纳米管 也是半导体，而冃理论上在某些情况下导电性是铜的百倍这就使它们它们成为为数不多能 够在芯片设计上取代硅的材料之一理论上说，碳纳米管制造的处理器能够比H前的晶体 管技术更加的小。

就像今天的处理器一样，更小的体积意味着消耗更少的能量对于移动设 备来说那就意味着更少的热量和更长的电池寿命此外碳纳米管的电性能也意味着它们能够 比硅晶体管实现更快的开关通断，这就意味着它们能够以比现在的芯片更快的速度进行运转 因此纳米管处理器将更小、更快，而且由于它们是由碳组成，或许也就更环保2) 钻石由于碳纳米管的可能性，碳这一元素在这方而的潜力被无限放大，所以，钻石的猜想， 也就在情理之川了 钻石不单是莫氏硬度表上最坚硕的材料，也有着有良好的导热性与硅相比，钻石保持能量的能力更强平均来看，钻石不仅能够承受高于硅5倍的热量，还 能让电子传递过程中的能量损失减少90%高温容易让电子器件老化，而钻石制造的处理器 能够减少发热量由于不必再设计散热空间，电子设备将会更轻更薄，省下來的空间也可能 用于提升性能更加难以置信的是，无需设计散热组件后,钻石能够让电子设备的成本更低总结：CPU虽然自产生以来制作材料主要是硅，而且加工技术也在不断完善但近几年 对新材料的研究正在进行，其中以碳纳米管和钻石为代表相信在不久的将来，这些新材料 的应用，会大大提升计算机的性能。