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19岁“天才少年”自制CPU!1200个晶体管,手工制作

时间:2023-03-18 02:16:26 科技观察

,一个人能“肝”到什么程度?这位19岁的“天才少年”或许对这个问题给出了完美的诠释:用了整整3年的时间手工打造CPU!这位名叫SamZeloof的美国大学生终于造出了一个拥有1200个晶体管的CPU!在名为Z2的10微米多晶硅栅极工艺上实现。关键是,它使用的技术与英特尔1970年代著名的4004处理器相同。PS阵列,车库自制,超越“摩尔定律”这颗Z2芯片从第一代升级而来。18年,17岁的他做出了第一块集成电路Z1,里面有6个晶体管。和以前一样,整个过程在他的“车库工厂”中进行,使用不纯的化学品、自制设备,而且没有洁净室。首先,Zeloof在Photoshop中布置了一个简单的10x10晶体管阵列。一列中的10个晶体管共享一个公共栅极连接,每行串联连接,与相邻晶体管共享一个源极/漏极。单个10微米NMOS晶体管看起来像这样,其中金属层、多晶硅以红色标出,源极/漏极以蓝色标出。此前,Zeloof是使用金属栅极工艺制造的。铝栅极与下面的硅沟道有很大的功函数差异,导致高阈值电压(>10V)。例如,吉他失真踏板和环形振荡器LED闪光器由于这两种材料的高阈值电压值,需要一节或两节9V电池来运行电路。为了节省功耗,Zeloof采用了多晶硅栅极工艺,提高了性能,自对准栅极不会产生高阈值电压。这使得芯片兼容2.5V和3.3V逻辑电平。图纸设计好后,接着切割晶圆,刻蚀多晶硅栅极。Zeloof改进工艺流程,采用自对准方式,选择高温扩散代替离子注入进行掺杂。由于硅片上已经有各种材料,他只需要找一层薄薄的SiO2(约10nm),再找一层较厚的多晶硅(300nm)。结果表明,Z2比Z1有了显着改进。改用多晶硅栅极工艺大大降低了功耗,但由于没有纯化学品和无尘室,产量很低。“我已经完成了15个芯片(1,500个晶体管)并且知道至少有一个功能齐全的芯片和至少两个大部分功能正常的芯片,这意味着成品率低于80%,而不是100%,”Zeloof说。在视频的开头,Zeloof嘲笑自己在自己的车库里做出超越摩尔定律的核心。网友们也调侃Intel这个“挤牙膏”厂,到2025年Zeloof:我终于做到5nm了。英特尔:这是我们最新的10nm++++++工艺。Geekboy,造芯梦那么,SamZeloof在2018年做了什么?尽管CPU芯片制造的门槛越来越高,但是天才少年Zeloof并没有放弃自己的梦想。2018年,17岁的他还是一名高中生,却成功制作出第一块集成电路Z1,它有6个晶体管,采用5微米PMOS工艺。在接受TheAmpHour采访时,Zeloof提到这项发明的灵感来自于一个YouTube频道,JeriEllsworth在那里演示了如何在没有特殊工具的情况下切割硅晶圆并制作硅晶体管。受此启发,Zeloof计划以JeriEllsworth为基础构建集成电路。这样的传奇少年,可以说是一位资深的电子爱好者。他在高中时开始制作自己的芯片,学习在家制作芯片所需的信息和机器。他从eBay购买零部件和材料,并建立了一个半导体制造实验室。这位才华横溢的少年认为,尝试制造芯片是了解半导体和晶体管内部工作原理的一种方式。自2017年以来,他开始在博客上介绍他的项目,Zeloof收到了很多积极的反馈。70年代的一些资深工程师也给Zeloof提供了很多建议,希望他能开发出一种相对简单的克隆4004芯片技术的方法,从而更好地为自己的芯片研发服务。Zeloof说,“我开始阅读旧书并研究一些旧专利,因为新书介绍的生产过程需要非常昂贵的设备。”最后,我展示了SamZeloof的自制CPU视频。网友惊呼,超越摩尔定律!