Transistör CPU'daki tek elektronik bileşen midir?

İşlemciler hakkında son zamanlarda okudum ve işlemcideki tüm mantıksal blokların ve belleğin transistörlerden yapılabileceğini öğrendim. Öyleyse CPU'daki tek elektronik bileşen mi?

Düzenleme (İlk iki cevabın ardından yapıldı): Fakat CPU'nun yapımı sadece transistör diyagramlarını yansıtmaktan bahsediyor (Bu önemli kısım olabilir). Fakat CPU'ya diyotlar, kapasitörler vb. Gibi ilave bileşenler nasıl eklenir?

Mantıksal bloklar ve anılar sadece transistörlerden yapılabilir. Önemli soru şudur: İşlemcilerdeki bütün devreler mantıksal bloklar ve anılar mıdır yoksa başka bir şey var mı?

Cevap her zaman vardır, olan bazı diğer devreler. İşte bazı örnekler:

• ESD koruma devreleri genellikle diyot ve direnç kullanır
• Dahili bypass kapasitörleri : aslında bunlar sadece transistör geçitlerinden yapılabilir, ancak bunlar genellikle metal katmanlar halinde de yapılır.
• Dahili LDO düzenleyicileri, bant aralığı referansları, sıfırlama gücündeki karşılaştırıcılar vb. Gibi analog bloklar genellikle transistörler arasındaki bazı dirençlerle en iyi şekilde uygulanır . Dirençlerden kurtulmak ve bazı durumlarda% 100 transistör kullanmak mümkün olabilir, ancak bu mutlaka uygun değildir.
• Dahili osilatörler, indüktör-kapasitör (LC) tank devreleri kullanabilirler (indüktörler, modern genel amaçlı CPU'larda maliyet-etkin olmayacak kadar büyüktür).
• Vesaire vesaire.

Buna başka bir yoldan bakmanız gerektiğini düşünüyorum: İşlemciler adımlarla (implantasyon, litografi, dağlama, malzemelerin biriktirilmesi) yapılır. Adımları ve katmanları belirli bir şekilde tasarlarsanız, CMOS çifti (solda N tipi MOSFET, sağda P tipi MOSFET) elde edersiniz; CPU mantık blokları.

Ancak CPU'lar, ESD veya belleğin entegrasyonu veya başka bir şekilde başka tür cihazlara da ihtiyaç duyar. Bunun için, katmanları başka bir şekilde tasarlayabilir ve dirençler (polisilikon katmanları veya katkılı substratı kullanarak) uzun bir çizgi malzemesi yaparak elde edebilirsiniz:

Bu, düzlemsel IC teknolojisini böylesine yıkıcı bir fikir yapan şeyin özü: Basit adımlardan (neredeyse) her şeyi inşa edebilirsiniz.

Bir CPU üzerindeki bileşenlerin çoğu transistördür ancak başka bileşenler de yapılabilir.

Bir yarı iletkende uygun bir doping seviyesi ile bir PN bağlantısından veya metal bir yarı iletken bağlantısından bir diyot yapılır.

Bir direnç uzun bir şerit malzemesinden yapılabilir (muhtemelen metal tabakalardan birinde metal, muhtemelen yarı iletken tabaka üzerinde yarı iletken olabilir).

Bir kondansatör, aralarında ince bir yalıtım katmanı bulunan iki iletken malzemeden oluşabilir (bir mosfet kapısına benzer fakat daha büyük).

Dirençler ve kapasitörler ile ilgili sorun, bir IC'de büyük değerler elde etmenin iyi bir yolu olmadığıdır. Çoğu zaman bir direnç veya kapasitör birçok transistör ile aynı alanı kaplayabilir. Direnç yerine özel bir transistör kullanmak silikon alan açısından daha ucuzdur.

Hayır, ayrıca diyotlar, dirençler, kapasitörler ve indüktörler ve belki diğerleri de vardır.

Fakat CPU'ya diyotlar, kapasitörler vb. Gibi ilave bileşenler nasıl eklenir?

Eh Yapabileceğiniz her türlü elektronik bileşenler gelen sadece silikon .

Silikonun ilginç özellikleri var. Katkılı silikon bir yarı iletkendir , yani dirençler oluşturabilir , çünkü herhangi bir normal iletkenin direnci vardır. Çok verimli olmasa da, kablo olarak bile kullanılabilir. Uygulamada polisilikon kullanılacak , örneğin 8087 cips

... istenen yarı iletken özelliklerini vermek için safsızlıklar ile katlanmış silikon bölgeleri ile küçük bir silikon kalıbından oluşur. Silisyumun üstüne, polisilikon (özel bir silikon tipi) teller ve transistörler oluşturdu. Son olarak, üstteki metal bir tabaka devreyi birbirine bağladı

http://www.righto.com/2018/09/two-bits-per-transistor-high-density.html?m=1

NP yarı iletkenlerini bir araya getirmek bir diyot yapar , çünkü diyotların yapısı budur. PNP veya NPN'i bir araya getirmek, transistörler yapar . Oksijenle birleştiğinde, artık iletken olmayan ve tellerin ve iletken elemanların etrafındaki alanı yapmak için kullanılabilen silikon dioksit olur .

Kapasitörlerin oluşturulması çok kolaydır, sadece 2 iletken plaka (silikon) arasında dielektrik olarak bir yalıtkan (silikon dioksit).

Transistörler, dirençler ve kapasitörler ile, herhangi bir bobini olmayan bir indüktörü simüle etmek için kullanılabilen ve gerçek bir indüksiyon bobinden daha az alan tüketilen bir opamp yapabilirsiniz . Güzel değil mi?

Yukarıda simüle edilmiş bir endüktans yaratmanın yollarından biri. Bunu yapmanın başka yollarını aşağıdaki referanslarda bulabilirsiniz.

• Genel empedans dönüştürücü
• Op-amp'ler neden aktif filtrelerdeki indüktörleri (L) değiştiriyor?
• Standart Op Amper Kullanarak Simüle Bir Kayan Güç İndüktörü Yaratın
• Simüle edilmiş endüktans
• Opamplar kullanarak endüktans simülasyonu, ikinci dereceden filtreler, Butterworth yaklaşımı

Elbette daha fazla endüktans veya kapasitansa ihtiyacınız olursa, ayrı bir harici bobin veya kapasitör kullanmak zorunda kalabilirsiniz.

Evet, işlemci tamamen transistör ve tellerden yapılmıştır.

Bu "elektronik bileşen" ve "CPU" ile ne demek istediğine bağlıdır. Bunu yarı iletken cihazlarla ve gerçek işlem biriminin kendisiyle sınırlarsanız, evet, CPU transistörlerden yapılır.

IO'lar eklerseniz, bazı daha yüksek voltajlı transistörlere ve kelepçe diyotlara, artı ESD koruma hücrelerine (transistör ve / veya diyotları kullanabilen) sahip olabilirsiniz. Pasif bileşenlere izin verirseniz, metal veya polisilikondan yapılmış telleriniz vardır. Tabii ki, BJT'lerden de diyotlar yapılabilir.

Transistörler ve teller, birçok CPU yongası dahil olmak üzere birçok entegre devrede bulunan tek bileşendir.

Bazı mikroişlemciler, işlemci ile aynı çipte başka bileşenlere sahiptir.

Tüm çipi eklerseniz, istediğiniz sayıda analog bileşene sahip olabilirsiniz: sıcaklık ölçümü için diyotlar, dijital dönüştürücülere analog, LDO voltaj regülatörleri, kristal osilatörleri, hafıza için algı amplifikatörleri ve (belki de en yaygın şekilde) açılma sıfırlama devreleri. . Bunlar pasif bileşenler kullanır. Dirençler en yaygın olanlardır ve birçok farklı türde gelir:

• Polisilikon - Düşük direnç, tamam tolerans, teller için de kullanılır
• N-well - Yüksek direnç, korkunç tolerans ve tempco
• Difüzyon - Nazik vasat
• Negatif tempco dirençler gibi garip şeyler

Kondansatörler, dirençlerden çok daha büyük olma eğilimindedir. Metal-oksit-yarı iletken yığınlarından veya poli-oksit-poli'den yapılırlar. PN bağlantı kapasitansını veya metal bir tabakadaki paralel teller arasındaki kapasitansı da kullanabilirsiniz.

İndüktörler tipik olarak en yüksek frekans devrelerinde (> 1 GHz) herhangi biri dışında kullanılamayacak kadar büyüktür. Metal spirallerinden yapılmışlar.

Ayrıca flash bellekte ve DRAM'de kullanılan tür gibi ekstra özel transistörler de vardır. Bunlar kesinlikle kendi sınıflarındalar.

Gerçek dünyada "ideal transistör" gibi bir bileşen yoktur. Bir transistör ayrıca bir direnç, bir kapasitör, bir çift diyot, bir düşük voltaj Zener diyotu, vb.

Bu nedenle CPU "ideal transistörlerden" yapılamadı, ancak gerçek dünya transistörleri diğer gerekli elemanların yerine geçebilir. Bununla birlikte, bazı durumlarda özel dirençler veya kapasitörler daha basit ve daha iyi performans gösterdiğinden bu en uygun değildir.