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人工智能芯片如何制造?

时间:2023-12-13 本站 点击:0

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人工智能的芯片如何制作

主流的ARM、DSP、单片机等,都是由一些国际大公司研制的。如intel、samsung、东芝等,小芯片国内可以造,芯片多数是用硅锗半导体材料制作的,具体是硬件逻辑描述语言制作出。当然还有一些特殊的生物传感器等。

芯片是怎么制造出来的?原来过程这么复杂

别看芯片的体积小,但制造难度非常大,我们一般看到的芯片是小小的一枚,但是在显微镜下,如同街道星罗棋布,整齐有序,其中无数的细节令人惊叹不已。

沙子是我们生活中非常常见的一种物质,它的主要组成成分是石英,也就是二氧化硅(SiO2),沙子中二氧化硅含量高,因此,对于半导体产业来说,沙子是再合适不过的原料了。制作半导体材料所需要的原料是单晶硅,因此,需要先将沙子中的氧去除,从而得到单质硅。所以说原材料是足够的,但是生产过程却异常杂,简要说明一下步骤。

1、对沙子进行脱氧,提取沙子中的硅元素,这也是半导体制造产业的基础元素。

2、硅熔炼 ,通过多脱氧,熔炼,净化得到大晶体,就是大大的一坨,学名叫作硅锭。

3、硅锭切割,把硅锭横向切割成圆形的单个硅片,也就是大家所说的晶圆,晶圆会进行抛光打磨,打磨甚至可以拿出来当镜子用的光滑度。

4、涂胶,在旋转过程中向晶圆上均匀的涂上一层薄薄的胶。

5、光刻、通过光刻机把一个已经设计好芯片电路的芯板上所有的电路图都刻在晶圆上,此时形成了芯片的核心电路图案。

6、掺杂、在真空中向硅中添加其它的元素,以改变这些区域的导电性,这是为了下一步半导体晶体管制造奠定基础。

7、MOS管制造,MOS管是构成芯片门电路的核心,一个芯片有几十亿个这样的晶体管来组成,这一步主要的工艺就是制造MOS晶体管,形成MOS管包括元极,漏极,门极,沟区等在内的原件,然后盖上一层黄色的氧化层,再在最外层再覆盖上一层铜,以便能与晶体管进行电路的连接。最后一道工序就是把它们磨平

8、按照同样的工序制造几十亿个这样的晶体管,晶体管之间通过这些错综复杂的电路相连接,形成一个大型的集成电路。

9、检测、丢弃有瑕疵的内核,这些晶体都是在纳米级别的测试过程中,发现有瑕疵的内核将被抛弃。

10、切割、这样一个晶圆上一次会产生多个芯片内核,现在把它切割成每一个单独的芯片内核,切割后的芯片内核安装在芯片的基座上,这就是一个芯片的成品了。

11、等级测试以及评定、对芯片的最高频率,功耗,发热等进行评价,按照测试结果,评定以不同的型号进行出厂销售。

现在的芯片无处不在,从手机到人工智能再到航空航天,每一项技术都离不开芯片的支撑。虽然看起来这这十一个步骤很简单,但是其中包含的技术和工序等等十分复杂和精细。

互联网人工智能就是学习如何制造芯片吗?

不是的

芯片制造属于硬件,而互联网人工智能方向属于软件

互联网的人工智能主要有,自然语言处理,推荐系统,图像识别,语音识别,问答系统,这一类智能产品

纳米技术怎样制作纳米芯片?

2002年7月份,曾在几年前宣布摩尔定律死刑的这一定律的创始人戈登·摩尔接受了记者的采访。不过,这次他表现得很乐观,他表示:“芯片上晶体管数量每18个月增加二倍的速度虽然目前呈下降趋势,但随着纳米技术的发展,未来摩尔定律依然会继续生效。”看来,摩尔本人也把希望放到了纳米技术上。下面就让我们来看看纳米技术怎样制造纳米芯片。

我们知道目前的计算机芯片是用半导体材料做的。20世纪可以说是半导体的世纪,也可以说是微电子的世纪,微电子技术是指在半导体单晶材料(目前主要是硅单晶)薄片上,利用微米和亚微米精细结构技术,研制由成千上万个晶体管和电子元件构成的微缩电子电路(称为芯片),并由不同功能的芯片组装成各种微电子仪器、仪表和计算机。芯片可以看做是集成电路块。集成电路块从小规模向大规模发展的历程,可以看做是一个不断向微型化发展的过程。20世纪50年代末发展起来的小规模集成电路,集成度(一个芯片包含的元件数)为10个元件;20世纪60年代发展成中规模集成电路,集成度为1000个元件;20世纪70年代又发展了大规模集成电路,集成度达到10万个元件;20世纪肋年代更发展了特大规模集成电路,集成度超过100万个元件。1988年,美国国际商用机器公司(1BM)已研制成功存储容量达64兆的动态随机存储器,集成电路的条宽只有0.35微米。目前实验室研制的新产品为0.25微米,并向0.1微米进军。到2001年已降到0.1微米,即100纳米。这是电子技术史上的第四次重大突破。今天,芯片的集成度已进一步提高到1000万个元件。集成电路的条宽再缩小,将出现一系列物理效应,从而限制了微电子技术的发展。为了解决这个挑战,已经提出纳米电子学的概念。这一现象说明了:随着集成电路集成度的提高,芯片中条宽越来越小,因此对制作集成电路的单晶硅材料的质量要求越来越高,哪怕是一粒灰尘也可能毁掉一个甚至几个晶体管,这也是为什么摩尔本人几年前宣判摩尔定律“死刑”的原因。

据有关专家预测,在21世纪,人类将开发出徽处理芯片与活细胞相结合的电脑。这种电脑的核心元件就是纳米芯片。芯片是电脑的关键器件。生命科学和材料科学的发展,科学家们正在开发生物芯片,包括蛋白质芯片及DNA芯片。

蛋白质芯片,是用蛋白质分子等生物材料,通过特殊的工艺制备成超薄膜组织的积层结构。例如把蛋白质制备成适当浓度的液体,使之在水面展开成单分子层膜,再将其放在石英层上,以同样方法再制备——层有机薄膜,即可得到80~480纳米厚的生物薄膜。这种薄膜由两种有机物薄膜组成。当一种薄膜受紫外光照射时,电阻上升约40%左右,而用可见光照射时,又恢复原状。而另一种薄膜则不受可见光影响,但它受到紫外光照射时,电阻便减少6%左右。据介绍,日本三菱电机公司把两种生物材料组合在一起,制成了可以光控的新型开关器件。这种薄膜为进一步开发生物电子元件奠定了实验基础,并创造了良好的条件。

这种蛋白质芯片,体积小、元件密度高,据测每平方厘米,可达1015~1016个,比硅芯片集成电路高上万倍,表明这种芯片制成的装置其运行速度要比目前的集成电路快得多。由于这种芯片是由蛋白质分子组成的,在一定程度上具有自我修复能力,即成为一部活体机器,因此可以直接与生物体结合,如与大脑、神经系统有机地连接起来,可以扩展脑的延伸。有人设想,将蛋白质芯片植入大脑,将会出现奇迹。如视觉先天缺陷或后天损伤可以得到修复,使之重现光明等。

虽然目前生产与装配上述分子元件还处于探索阶段,而且天然蛋白质等生物材料不能直接成为分子元件,必须在分子水平上进行加工处理,这有很大难度,但前途是光明的。据介绍,日本已制定了开发生物芯片的10年计划,政府计划投入100亿日元做各项研究。世界上一些大公司,如日立、夏普等都看好生物芯片的前景,十分重视这项研究工作。

人的大脑约有140亿个神经细胞,掌管着思维、感觉及全身的活动。虽然电脑已面世多年;但其精细程度和人脑相比,仍然差一大截。为了使电脑早日具有人脑的功能和效率,科学家近年致力研究开发人工智能电脑,并已取得不少进展。人工智能电脑是以生物芯片为基础的。生物芯片有多种,血红蛋白集成电路就是新型的生物芯片之一。

美国生物化学家詹姆士·麦克阿瑟,首先构想把生物技术与电子技术结合起来。他根据电脑的二进制工作原理,发现血红蛋白也具有类似“开”和“关”的双稳态特性。当改变血红蛋白携带的电荷时,它会出现上述两种变化,这就有可能利用生物的血红蛋白构成像硅电子电路那样的逻辑电路。麦克阿瑟首先利用生物工程的重组DNA技术,制成了血红蛋白“生物集成电路”,使研制“人造脑袋”取得了突破性进展。此后,生物集成电路的研究便逐步展开。美国科学家在硅晶片上重组活细胞组织获得成功。它具有硅晶片的强度,又有生物分子活细胞那样的灵活和智能。德国科学家所研制成的聚赖氨酸立体生物晶片,在1立方毫米晶片上可含100亿个数据点,运算速度更达到10皮秒(一千亿分之一秒),比现有的电脑快近100万倍。

DNA芯片又称基因芯片,DNA是人类的生命遗传物质脱氧核糖核酸的简称。因为DNA分子链是以ATGC(A-T、G-C)为配对原则的,它采用一种叫做“在位组合合成化学”和微电子芯片的光刻技术或者用其他方法,将大量特定顺序的稤NA片段,有序地固化在玻璃或者硅片上,从而构成储存有大量生命信息的DNA芯片。DNA芯片,是近年来在高新科技领域出现的具有时代特征的重大技术创新。

每一个DNA就是一个微处理器。DNA计算速度是超高速的,理论上计算,它的运算速度每小时可达1015次数,是硅芯片运算速度的1000倍。而且,DNA的存储量是很大的,每克DNA可以储存上亿个光盘的信息。不过,目前的主要难点是解决DNA的数据输出问题。

DNA芯片有可能将人类的全部约8万个基因集约化地固定在1平方厘米的芯片上。在与待测样品的DNA配对后,DNA芯片即可检测出大量相应的生命信息。例如寻找基因与癌症、传染病、常见病和遗传疾病的关系,进一步研究相应药物。目前已知有6000多种遗传病与基因相关,还有环境对人体的影响,例如花粉过敏和对环境污染的反应等都与基因有关。已知有200多个与环境影响相关的基因,对这些基因的全面监测,对生态、环境控制及人类健康均有重要意义。

DNA芯片技术既是人类基因组研究的重要应用课题,又是功能基因研究的崭新手段。例如单核苷酸的多态性,是非常重要的生命现象,科学家认为,人体的多样性和个性取决于基因的差异,正是这种单核苷酸多态性的表现,如人的体形、长相与500多个基因相关。通过DNA芯片,原则上可以断定人的特征,甚至脸形、长相、外貌特点,生长发育差异等。

“芯片巨人”英特尔公司于2000年12月公布,英特尔公司用最新纳米技术研制成功30纳米晶体管芯片。这一突破将使电脑芯片速度在今后5~10年内提高到2000年的10倍,同时使硅芯片技术向物理极限更近一步。新型芯片的运算速度已达目前运算速度最快芯片的7倍。它能在子弹飞行30厘米的时间内运算2000万次,或在子弹飞行25毫米的时间内运算200万次。晶体管门是计算机芯片进行运算的开关,新芯片是以3个原子厚度的晶体管“门”为基础,比目前计算机使用的180纳米晶体管薄很多。要制造这种芯片的障碍是控制它产生的热量。芯片的运行速度越快,产生的热量就越多。过多的热量会使制造计算机芯片所用的材料受到损坏。英特尔公司经过了长期的研究,解决了这一问题。这种原子级晶体管是用新的化学合成物制成的,这种新材料可以使芯片在运行时温度不会过高。这种芯片的出现将为研制模拟以人的方式,可以和人进行交流的电脑创造条件。英特尔公司说,他们开发出的这种迄今世界上最小最快的晶体管,厚度仅为30纳米。这将使英特尔公司可以在未来5~10年内生产出集成有4亿个晶体管、运行速度为每秒10亿次,工作电压在1伏以下的新型芯片。而目前市场上出售的速度最快的芯片“奔腾4代”集成了4200万个晶体管。英特尔公司称,用这种新处理器制造的产品最早将在2005年以后投放市场。

英特尔公司的一位工程师说:“30纳米晶体管的研制成功使我们对硅的物理极限有了新看法。硅也许还可以使用15年,此后会有什么材料取代硅,那是谁也说不准的事。”他又说:“更小的晶体管意味着更快的速度,而运行速度更快的晶体管是构筑高速电脑芯片的核心模块,电脑芯片则是电脑的‘大脑’。”英特尔公司预测,利用30纳米晶体管设计出的电脑芯片可以使“万能翻译器”成为现实。比如说英语的人到中国旅游,就可以通过随身携带的翻译器,将英语实时翻译成中文,在机场、旅馆或商店不会有语言障碍。在安全设施方面,这种芯片可以使警报系统识别人的面孔。此外,将来用几千元人民币就可以买一台高速台式电脑,其运算能力可以跟现在价值上千万元的大型主机媲美。

单位面积上晶体管的个数是电脑芯片集成度的标志,晶体管数量越多,说明集成度越高,而集成度越高,处理速度就越快。30纳米晶体管将开始出现在用0.07微米技术产品上,目前英特尔公司使用的是0.18微米技术,而1993年的“奔腾”处理器使用的是0.35微米技术。在芯片上“刻画”电路,0.07微米技术用的是超紫外线光刻技术,比2001年最先进的深紫外线光刻技术更为先进。如果在纸上画线,深紫外线光刻使用的是钝铅笔,而超紫外线光刻使用的是削尖了的铅笔。

晶体管越来越小的好处主要有两方面:一是可以用较低,的成本提高现有产品性能;二是工程师可以设计原来不可能的新产品。这两个好处正是推动半导体技术发展的动力,因为企业提高了利润,就有可能在研发上投入更多。看来,纳米技术的确可以延长摩尔定律的寿命,这也正是摩尔本人和众多技术人员把目光放到纳米技术之上的原因所在。

华为手机的芯片从从哪里来的?

华为手机的部分芯片是自己制造的,该芯片名为海思麒麟。在华为的供应商中,CPU主要来自华为自己的海思、高通等。

高通是华为的金牌供应商之一,不过华为自研的麒麟芯片近些年越来越多地被使用在华为和荣耀系列的手机中,相对应地,高通等芯片的使用比例会有所下降。

扩展资料:

华为海思麒麟芯片的成就:

1、麒麟960

麒麟955助力华为P9成为华为旗下第一款销量突破千万的旗舰手机;麒麟650作为一款终端芯片,是海思第一款集成了CDMA全球通基带的SoC芯片;麒麟960不仅解决了CDMA基带问题,还极大提升了GPU性能,成就了荣耀V9的“性能怪兽”之名。

2、麒麟970

华为发布人工智能芯片麒麟970,为推出的旗舰型Mate 10和其他高端手机提供更快的处理速度和更低的功耗。麒麟970最大的特点是设立了一个专门的AI硬件处理单元,用来处理海量的AI数据。华为把970称为“首款人工智能(AI)移动计算平台”,以凸显华为在AI领域的领先性。

3、麒麟980

海思在2018年9月份推出麒麟980处理器。麒麟980将搭载寒武纪1M的人工智能NPU,也就是该芯片将是华为第二代人工智能芯片,更加擅长处理视频、图像类的多媒体数据。

结语:以上就是首席CTO笔记为大家整理的关于人工智能芯片如何制造的相关内容解答汇总了,希望对您有所帮助!如果解决了您的问题欢迎分享给更多关注此问题的朋友喔~


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