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19岁「天才少年」自制CPU1200个晶体管纯手工打造

发布时间: 2021-08-22

  美国「天才少年」车库里开发英特尔下一代CPU!19岁 Sam Zeloof 耗时3年,纯手工自制1200个晶体管的CPU。自称可以与上世纪70年代的英特尔 4004 CPU 相媲美,网友惊呼:超越摩尔定律!

  这位叫做 Sam Zeloof 的美国大学生,最终打造出1200个晶体管的CPU!

  和以前一样,整个过程在他的「车库工厂」进行,使用不纯的化学品,自制的设备,没有无尘室。

  一列中的10个晶体管共享一个共同的栅极连接,每行串联在一起,与相邻的晶体管共享一个源极/漏极。

  单个10微米 NMOS 晶体管样子如下,金属层有些不对齐,红色的轮廓是多晶硅,蓝色是源极/漏极。

  铝栅极是与其下面的硅沟道具有很大的功函数差异,从而导致高阈值电压(10V)。

  比如,吉他失真踏板和环形振荡器 LED 闪光器,由于这两种材料阈值电压值高,都需要一个或两个 9V 电池来运行电路。

  为了节省功耗,Zeloof 选用多晶硅栅极工艺,性能得到提升,自对准栅极就不会产生高阈值电压。

  Zeloof改进了工艺流程,采用自对准方法,选择高温扩散而不是离子注入进行掺杂。

  因为硅片上已经有了各种材料,所以他只需要找到一层薄薄的 SiO2 (大约10nm) ,然后是厚一点的多晶硅 (300nm)。

  改用多晶硅栅极工艺大大降低了功耗,但由于没有纯净的化学品和没有洁净室,产量很低。

  Zeloof 表示,「我已经做了15个芯片(1500个晶体管),并知道至少有一个完全功能的芯片和至少两个大部分功能,这意味着良率低于 80%,而不是100%。」

  2018年,17岁的他还只是一名高三学生,但他已经成功制作了首个集成电路Z1,拥有6个晶体管,使用5微米的PMOS工艺。

  在接受The Amp Hour采访时,Zeloof提到此次发明的灵感源自于YouTube频道,Jeri Ellsworth在个人频道中演示了如何不用特殊工具来切割硅片、自制硅晶体管的方法。

  这位才华横溢的少年认为,尝试制造芯片是一种了解半导体和晶体管内部运作情况的方法。

  从2017年起,他开始在博客介绍自己的项目,Zeloof收到了很多积极的反馈。

  一些上世纪70年代的资深工程师也为Zeloof提供了很多建议,希望他能开发出一种相对简单的方法,克隆4004芯片技术,从而更好的为自己开发芯片服务。

  Zeloof表示,「我开始阅读旧书,研究一些旧的专利,因为新书介绍的制作流程需要非常昂贵的设备。」高手论坛