Кто производит центральные процессоры

Как выбрать процессор

Конструктивно процессор представляет собой печатную плату, на которой размещен полупроводниковый кристалл, накрытый металлической теплораспределительной крышкой. На обратной стороне печатной платы предусмотрены контактные площадки, с помощью которых он соединяется с материнской платой.

У процессора есть ряд важных характеристик, которые нужно учесть: количество ядер и тактовая частота, архитектура и тепловыделение. Также ведущие производители распределяют компоненты, которые они выпускают, по сериям. Это упрощает выбор, так как разные серии, семейства и поколения позволяют решать разные задачи.

В этой статье мы предлагаем вам базовую информацию о том, как выбрать процессор. Если же вы не уверены в том, какой вариант оптимально подходит именно вам, обратитесь к специалисту интернет-магазина СИТИЛИНК. Он вам обязательно поможет.

Гибридные процессоры

Отдельно стоит упомянуть гибридные решения. В них центральный процессор объединен с графическим. Это позволяет уменьшить энергопотребление и снизить стоимость системы. На основе гибридных процессоров можно создавать компактные компьютеры, которым не нужно решать сложные задачи.

Некоторые процессоры со встроенным ядром обладают мощностью, которой достаточно для запуска нетребовательных игр. Однако для ресурсоемких игр или монтажа видео они не подойдут, вам понадобится дискретная видеокарта.

Основные производители процессоров

Фактически рынок процессоров для компьютеров сегодня поделен между двумя крупными производителями: Intel и AMD. Они предлагают решения для разных типов компьютеров. У каждого из этих производителей есть и бюджетные решения, и наиболее мощные флагманские процессоры, и модели среднего класса.

Например, компания Intel предлагает бюджетные линейки Celeron и Pentium. Процессоры Core — решения старшей категории, но и у них есть своя иерархия:

Core i3

Для игровых и мультимедийных компьютеров начального уровня.

Core i5

Для более мощных игровых систем.

Core i7 и Core i9

Для требовательных геймеров, а также для решения сложных профессиональных задач.

У AMD есть следующие основные линейки:

A-серия и Athlon

Для ПК начального уровня.

Ryzen Threadripper

Профессиональные решения, имеющие наиболее высокую мощность.

Ryzen

Для компьютеров, которыми будут пользоваться требовательные геймеры и разработчики цифрового контента.

Что такое сокет?

Разъем на материнской плате, в который устанавливается процессор, называется сокетом. Определенные типы CP совместимы только с определенными разновидностями сокетов. Не существует никаких адаптеров или переходников, поэтому решить проблему несовместимости никак не получится. Можно только приобрести новую материнскую плату с подходящим разъемом.

На рынке сегодня представлены материнские платы с сокетами разных типов. Наиболее востребованные:

Сокеты AMD

SocketAM3+ и SocketAM4

Предназначены для создания офисных и домашних компьютеров, а также геймерских систем небольшой и средней мощности.

TR4 и sTRX4

Платформы, оптимизированные под мощные флагманские процессоры с большим количеством ядер.

Cокеты Intel

LGA 1151

Универсальный вариант для процессоров разных типов и мощности (Celeron, Pentium Gold, Core i3, Core i5, Core i7), позволяющий создавать как офисные системы для нетребовательных пользователей, так и мощные домашние компьютеры для развлечений.

LGA 2066

Используется с высокопроизводительными процессорами Core i5, Core i7. Core i9 поддерживает решения с архитектурой Kaby Lake-X и Skylake-X.

Обратите внимание! Процессоры Coffee Lake несовместимы с системными платами с сокетом LGA 1151, выпускавшимися до середины 2017 года. Для работы этих ЦП необходима материнская плата с чипсетом 300-й серии и обновленной ревизией разъема LGA 1151. Несмотря на то, что новый сокет имеет такое же количество подпружиненных контактов и идентичные ключи, по заявлению разработчиков, он электрически несовместим с первой ревизией LGA 1151.

Новую версию сокета неофициально называют LGA 1151v2. Однако и у компании Intel, и у различных производителей материнских плат она выпускается под названием LGA 1151, как и предыдущий вариант. Это создает путаницу, поэтому при выборе, если у вас есть сомнения, лучше уточнять совместимость процессора и материнской платы у консультанта.

Выберите в каталоге

Количество ядер

В современном процессоре несколько ядер. В решениях для потребительских компьютеров их количество варьируется от 2 до 32. Многоядерный процессор делит нагрузку между несколькими «вычислительными центрами», поэтому производительность компьютера растет. Он решает несколько задач одновременно и не тормозит, не зависает, когда сталкивается с особенно сложной задачей.

Но это в теории. На практике все несколько сложнее. Многое зависит от тактовой частоты CPU, его архитектуры, а также от того, используете ли вы программное обеспечение, которое поддерживает многопоточность обработки данных. Поэтому в реальности двухъядерный процессор может продемонстрировать более высокие результаты, чем четырехъядерный.

При выборе ЦП можно ориентироваться на следующие принципы:

2 ядра

Для решения несложных задач дома и в офисе: можно работать с текстами, таблицами и презентациями, выходить в интернет, смотреть видео и слушать музыку, пользоваться базами данных.

4-6 ядер

Для решения ресурсоемких задач, в том числе для игр и для работы с графикой на профессиональном уровне.

8 и более ядер

Для создания наиболее мощных игровых компьютеров, а также для решения сложных рабочих задач, связанных с обработкой видео и звука.

Тактовая частота

Упрощенно, тактовая частота — это количество операций, которые процессор способен выполнить за секунду. Чем выше этот показатель, тем более производительным будет процессор. Однако производительность зависит и от ряда других параметров, в том числе от архитектуры и объема кэша первого, второго и третьего уровней. По этому параметру можно разделить все процессоры на несколько групп:

Читайте также:  Видеокарта amd radeon 1030

До 3 ГГц

Бюджетные процессоры, предназначенные для работы с офисными программами и решения прочих несложных задач.

От 3 до 4 ГГц

Универсальные решения для работы, игр и развлечений.

Более 4 ГГц

CPU, созданные для решения сложных задач и позволяющие запускать ресурсоемкие игры и профессиональные программы.

Сегодня в продаже представлены процессоры, производительность которых можно наращивать. Это модели с открытым или разблокированным множителем. Процесс увеличения производительности называют разгоном или оверклокингом. В зависимости от конкретного ЦП, его можно выполнить через BIOS или в приложении, использующемся для регулировки настроек компьютера. При этом необходимо иметь в виду, что разгон увеличивает не только производительность, но и энергопотребление, а это может привести к перегреву.

Кэш-память

Кэш (или сверхоперативная память) позволяет уменьшить среднее время доступа к компьютерной памяти и за счет этого увеличить быстродействие процессора. В современных CPU она, как правило, многоуровневая.

Чем выше уровень кэша, тем больше его объем, но при этом уменьшается скорость. То есть кэш-память L1 особенно быстро отзывается на запрос процессора, но по объему она уступает уровням L2 и L3.

Тепловыделение

Чем выше мощность процессора, тем больше тепла он выделяет во время работы. К тому же тепловыделение увеличивается, когда возрастает нагрузка, и перегрев может стать причиной снижения производительности.

Это значит, что CPU нуждается в эффективном охлаждении. Тепловыделение ЦП обычно считается равным его максимальному энергопотреблению, и этот параметр измеряется в ваттах (Вт). Чем оно выше, тем более мощный кулер вам потребуется.

Выберите в каталоге

Классификация процессоров по назначению

Все разнообразие компьютеров можно разделить на две категории:

И рабочие, и игровые ПК также можно разделить по мощности. Есть компьютеры, которые подходят для решения несложных повседневных задач, например, набора текста, редактирования таблиц и поиска информации в интернете, а есть те, что предназначены для выполнения сложной работы, например, редактирования 3D-графики. Игровые компьютеры могут быть рассчитаны на нетребовательного геймера-новичка или на опытного киберспортсмена — при этом они будут различаться по характеристикам.

Соответственно, разным компьютерам требуются разные процессоры.

Для офисного или домашнего ПК подойдут двух- или четырехъядерные CPU из серий Intel Celeron, Intel Pentium и Intel Core i3 либо AMD Athlon и AMD Ryzen.

Если вы планируете комбинировать офисную работу с нечастым решением сравнительно сложных задач, стоит обратить внимание на следующие решения с количеством ядер от 4 до 8:

Компьютер, предназначенный для 3D-рендеринга, редактирования видео или обработки большого массива данных, можно собрать на базе процессоров из линеек Intel Core i9 и AMD TR4.

Для геймерского компьютера понадобится процессор с количеством ядер не менее четырех. Это должны быть модели из линеек Intel Core, AMD FX или AMD Ryzen. Чем старше линейка, тем мощнее будет компьютер, который вы можете создать, однако и стоимость ЦП при этом тоже будет расти.

От процессора во многом зависят и скорость работы ПК, и его производительность. Если компьютер будет медленно загружаться, зависать при запуске нескольких программ и тормозить при открытии новых приложений, то вряд ли пользование устройством будет доставлять удовольствие и маловероятно, чтобы вам удалось вовремя решить все рабочие задачи. Следовательно, выбору CPU нужно уделить как можно больше внимания, и экономить здесь стоит лишь в том случае, если вы планируете собрать ПК для несложной повседневной работы.

На сайте СИТИЛИНК с помощью онлайн-фильтра можно подобрать процессор по любым параметрам: по бренду и серии, сокету и количеству ядер, тактовой частоте и типу памяти. А если у вас остались вопросы, обратитесь к нашим онлайн-консультантам.

Источник

От песка до процессора

Сложно в это поверить, но современный процессор является самым сложным готовым продуктом на Земле – а ведь, казалось бы, чего сложного в этом куске железа?

Как и обещал – подробный рассказ о том, как делают процессоры… начиная с песка. Все, что вы хотели знать, но боялись спросить )

Я уже рассказывал о том, «Где производят процессоры» и о том, какие «Трудности производства» на этом пути стоят. Сегодня речь пойдет непосредственно про само производство – «от и до».

Производство процессоров

Когда фабрика для производства процессоров по новой технологии построена, у нее есть 4 года на то, чтобы окупить вложенные средства (более $5млрд) и принести прибыль. Из несложных секретных расчетов получается, что фабрика должна производить не менее 100 работающих пластин в час.

Вкратце процесс изготовления процессора выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы. Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины», поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления создаются интегральные схемы. После повторной очистки пластин, специалисты лаборатории под микроскопом производят выборочное тестирование процессоров – если все «ОК», то готовые пластины разрезают на отдельные процессоры, которые позже заключают в корпуса.

Уроки химии

Давайте рассмотрим весь процесс более подробно. Содержание кремния в земной коре составляет порядка 25-30% по массе, благодаря чему по распространённости этот элемент занимает второе место после кислорода. Песок, особенно кварцевый, имеет высокий процент содержания кремния в виде диоксида кремния (SiO2) и в начале производственного процесса является базовым компонентом для создания полупроводников.

Читайте также:  Asus nvidia geforce gt 620 1gb

Первоначально берется SiO2 в виде песка, который в дуговых печах (при температуре около 1800°C) восстанавливают коксом:

Получившийся в результате водород можно много где использовать, но самое главное то, что был получен «электронный» кремний, чистый-пречистый (99,9999999%). Чуть позже в расплав такого кремния опускается затравка («точка роста»), которая постепенно вытягивается из тигля. В результате образуется так называемая «буля» — монокристалл высотой со взрослого человека. Вес соответствующий — на производстве такая дуля весит порядка 100 кг.

Слиток шкурят «нулёвкой» 🙂 и режут алмазной пилой. На выходе – пластины (кодовое название «вафля») толщиной около 1 мм и диаметром 300 мм (

12 дюймов; именно такие используются для техпроцесса в 32нм с технологией HKMG, High-K/Metal Gate). Когда-то давно Intel использовала диски диаметром 50мм (2″), а в ближайшем будущем уже планируется переход на пластины с диаметром в 450мм – это оправдано как минимум с точки зрения снижения затрат на производство чипов. К слову об экономии — все эти кристаллы выращиваются вне Intel; для процессорного производства они закупаются в другом месте.

Каждую пластину полируют, делают идеально ровной, доводя ее поверхность до зеркального блеска.

Производство чипов состоит более чем из трёх сотен операций, в результате которых более 20 слоёв образуют сложную трёхмерную структуру – доступный на Хабре объем статьи не позволит рассказать вкратце даже о половине из этого списка 🙂 Поэтому совсем коротко и лишь о самых важных этапах.

Итак. В отшлифованные кремниевые пластины необходимо перенести структуру будущего процессора, то есть внедрить в определенные участки кремниевой пластины примеси, которые в итоге и образуют транзисторы. Как это сделать? Вообще, нанесение различных слоев на процессорную подложу это целая наука, ведь даже в теории такой процесс непрост (не говоря уже о практике, с учетом масштабов)… но ведь так приятно разобраться в сложном 😉 Ну или хотя бы попытаться разобраться.

Фотолитография

— На кремниевую подложку наносят слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На него наносится фоторезист — слой полимерного светочувствительного материала, меняющего свои физико-химические свойства при облучении светом.
— Производится экспонирование (освещение фотослоя в течение точно установленного промежутка времени) через фотошаблон
— Удаление отработанного фоторезиста.

Нужная структура рисуется на фотошаблоне — как правило, это пластинка из оптического стекла, на которую фотографическим способом нанесены непрозрачные области. Каждый такой шаблон содержит один из слоев будущего процессора, поэтому он должен быть очень точным и практичным.

Иной раз осаждать те или иные материалы в нужных местах пластины просто невозможно, поэтому гораздо проще нанести материал сразу на всю поверхность, убрав лишнее из тех мест, где он не нужен — на изображении выше синим цветом показано нанесение фоторезиста.

Пластина облучается потоком ионов (положительно или отрицательно заряженных атомов), которые в заданных местах проникают под поверхность пластины и изменяют проводящие свойства кремния (зеленые участки — это внедренные чужеродные атомы).

Как изолировать области, не требующие последующей обработки? Перед литографией на поверхность кремниевой пластины (при высокой температуре в специальной камере) наносится защитная пленка диэлектрика – как я уже рассказывал, вместо традиционного диоксида кремния компания Intel стала использовать High-K-диэлектрик. Он толще диоксида кремния, но в то же время у него те же емкостные свойства. Более того, в связи с увеличением толщины уменьшен ток утечки через диэлектрик, а как следствие – стало возможным получать более энергоэффективные процессоры. В общем, тут гораздо сложнее обеспечить равномерность этой пленки по всей поверхности пластины — в связи с этим на производстве применяется высокоточный температурный контроль.

Так вот. В тех местах, которые будут обрабатываться примесями, защитная пленка не нужна – её аккуратно снимают при помощи травления (удаления областей слоя для формирования многослойной структуры с определенными свойствами). А как снять ее не везде, а только в нужных областях? Для этого поверх пленки необходимо нанести еще один слой фоторезиста – за счет центробежной силы вращающейся пластины, он наносится очень тонким слоем.

В фотографии свет проходил через негативную пленку, падал на поверхность фотобумаги и менял ее химические свойства. В фотолитографии принцип схожий: свет пропускается через фотошаблон на фоторезист, и в тех местах, где он прошел через маску, отдельные участки фоторезиста меняют свойства. Через маски пропускается световое излучение, которое фокусируется на подложке. Для точной фокусировки необходима специальная система линз или зеркал, способная не просто уменьшить, изображение, вырезанное на маске, до размеров чипа, но и точно спроецировать его на заготовке. Напечатанные пластины, как правило, в четыре раза меньше, чем сами маски.

Весь отработанный фоторезист (изменивший свою растворимость под действием облучения) удаляется специальным химическим раствором – вместе с ним растворяется и часть подложки под засвеченным фоторезистом. Часть подложки, которая была закрыта от света маской, не растворится. Она образует проводник или будущий активный элемент – результатом такого подхода становятся различные картины замыканий на каждом слое микропроцессора.

Собственно говоря, все предыдущие шаги были нужны для того, чтобы создать в необходимых местах полупроводниковые структуры путем внедрения донорной (n-типа) или акцепторной (p-типа) примеси. Допустим, нам нужно сделать в кремнии область концентрации носителей p-типа, то есть зону дырочной проводимости. Для этого пластину обрабатывают с помощью устройства, которое называется имплантер — ионы бора с огромной энергией выстреливаются из высоковольтного ускорителя и равномерно распределяются в незащищенных зонах, образованных при фотолитографии.

Там, где диэлектрик был убран, ионы проникают в слой незащищенного кремния – в противном случае они «застревают» в диэлектрике. После очередного процесса травления убираются остатки диэлектрика, а на пластине остаются зоны, в которых локально есть бор. Понятно, что у современных процессоров может быть несколько таких слоев — в таком случае на получившемся рисунке снова выращивается слой диэлектрика и далее все идет по протоптанной дорожке — еще один слой фоторезиста, процесс фотолитографии (уже по новой маске), травление, имплантация… ну вы поняли.

Читайте также:  Видеокарта gigabyte gv r575d5 1gd

Характерный размер транзистора сейчас — 32 нм, а длина волны, которой обрабатывается кремний — это даже не обычный свет, а специальный ультрафиолетовый эксимерный лазер — 193 нм. Однако законы оптики не позволяют разрешить два объекта, находящиеся на расстоянии меньше, чем половина длины волны. Происходит это из-за дифракции света. Как быть? Применять различные ухищрения — например, кроме упомянутых эксимерных лазеров, светящих далеко в ультрафиолетовом спектре, в современной фотолитографии используется многослойная отражающая оптика с использованием специальных масок и специальный процесс иммерсионной (погружной) фотолитографии.

Логические элементы, которые образовались в процессе фотолитографии, должны быть соединены друг с другом. Для этого пластины помещают в раствор сульфата меди, в котором под действием электрического тока атомы металла «оседают» в оставшихся «проходах» — в результате этого гальванического процесса образуются проводящие области, создающие соединения между отдельными частями процессорной «логики». Излишки проводящего покрытия убираются полировкой.

Финишная прямая

Ура – самое сложное позади. Осталось хитрым способом соединить «остатки» транзисторов — принцип и последовательность всех этих соединений (шин) и называется процессорной архитектурой. Для каждого процессора эти соединения различны – хоть схемы и кажутся абсолютно плоскими, в некоторых случаях может использоваться до 30 уровней таких «проводов». Отдаленно (при очень большом увеличении) все это похоже на футуристическую дорожную развязку – и ведь кто-то же эти клубки проектирует!

Когда обработка пластин завершена, пластины передаются из производства в монтажно-испытательный цех. Там кристаллы проходят первые испытания, и те, которые проходят тест (а это подавляющее большинство), вырезаются из подложки специальным устройством.

На следующем этапе процессор упаковывается в подложку (на рисунке – процессор Intel Core i5, состоящий из CPU и чипа HD-графики).

Привет, сокет!

Подложка, кристалл и теплораспределительная крышка соединяются вместе – именно этот продукт мы будем иметь ввиду, говоря слово «процессор». Зеленая подложка создает электрический и механический интерфейс (для электрического соединения кремниевой микросхемы с корпусом используется золото), благодаря которому станет возможным установка процессора в сокет материнской платы – по сути, это просто площадка, на которой разведены контакты от маленького чипа. Теплораспределительная крышка является термоинтерфейсом, охлаждающим процессор во время работы – именно к этой крышке будут примыкать система охлаждения, будь то радиатор кулера или здоровый водоблок.

Сокет (разъём центрального процессора) — гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например, в Pegasos). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты.

На завершающем этапе производства готовые процессоры проходят финальные испытания на предмет соответствия основным характеристикам – если все в порядке, то процессоры сортируются в нужном порядке в специальные лотки – в таком виде процессоры уйдут производителям или поступят в OEM-продажу. Еще какая-то партия пойдет на продажу в виде BOX-версий – в красивой коробке вместе со стоковой системой охлаждения.

The end

Теперь представьте себе, что компания анонсирует, например, 20 новых процессоров. Все они различны между собой – количество ядер, объемы кэша, поддерживаемые технологии… В каждой модели процессора используется определенное количество транзисторов (исчисляемое миллионами и даже миллиардами), свой принцип соединения элементов… И все это надо спроектировать и создать/автоматизировать – шаблоны, линзы, литографии, сотни параметров для каждого процесса, тестирование… И все это должно работать круглосуточно, сразу на нескольких фабриках… В результате чего должны появляться устройства, не имеющие права на ошибку в работе… А стоимость этих технологических шедевров должна быть в рамках приличия… Почти уверен в том, что вы, как и я, тоже не можете представить себе всего объема проделываемой работы, о которой я и постарался сегодня рассказать.

Ну и еще кое-что более удивительное. Представьте, что вы без пяти минут великий ученый — аккуратно сняли теплораспределительную крышку процессора и в огромный микроскоп смогли увидеть структуру процессора – все эти соединения, транзисторы… даже что-то на бумажке зарисовали, чтобы не забыть. Как думаете, легко ли изучить принципы работы процессора, располагая только этими данными и данными о том, какие задачи с помощью этого процессора можно решать? Мне кажется, примерно такая картина сейчас видна ученым, которые пытаются на подобном уровне изучить работу человеческого мозга. Только если верить стэнфордским микробиологам, в одном человеческом мозге находится больше «транзисторов», чем во всей мировой IT-инфраструктуре. Интересно, правда?

BONUS

Хватило сил дочитать до этого абзаца? ) Поздравляю – приятно, что я постарался не зря. Тогда предлагаю откинуться на спинку кресла и посмотреть всё описанное выше, но в виде более наглядного видеоролика – без него статья была бы не полной.

Эту статью я писал сам, пытаясь вникнуть в тонкости процесса процессоростроения. Я к тому, что в статье могут быть какие-то неточности или ошибки — если найдете что-то, дайте знать. А вообще, чтобы окончательно закрепить весь прочитанный материал и наглядно понять то, что было недопонято в моей статье, пройдите по этой ссылке. Теперь точно всё.


Успехов!

Источник

Adblock
detector