Apakah transistor satu-satunya komponen elektronik pada CPU?

24

Saya telah membaca tentang CPU baru-baru ini dan mengetahui bahwa semua blok logis dan memori pada CPU dapat dibuat dari transistor. Jadi itu satu-satunya komponen elektronik pada CPU?

Sunting (Dibuat setelah dua jawaban pertama): Tetapi Pembuatan CPU hanya berbicara tentang memproyeksikan diagram transistor (Mungkin itu adalah bagian utama). Tetapi bagaimana komponen tambahan seperti dioda, kapasitor dll ditambahkan ke CPU?

— Darth Pingu
sumber

Jawaban pilihan Anda adalah yang paling cepat, tetapi bukan jawaban dengan suara terbanyak atau informasi terbanyak di dalamnya. Mungkin menyenangkan untuk mengubahnya.

— pjc50

Beberapa jenis transistor (MOSFET) pada dasarnya adalah kapasitor dan dioda.

— Nick T

4

Jika Anda memiliki pertanyaan baru, ajukan pertanyaan baru dan jangan edit yang asli

— PlasmaHH

@PlasmaHH Pada saat saya menghapus suntingan dan mengajukan pertanyaan yang berbeda, jawaban mulai datang untuk diedit juga. Jadi saya harus menyimpannya di sana.

— Darth Pingu

CPU tidak terbuat dari komponen, mereka terbuat dari pola logam dan silikon.

— user253751

50

Blok logis dan memori hanya dapat dibuat dari transistor. Pertanyaan penting adalah: apakah semua sirkuit pada blok logis dan memori CPU, atau ada yang lain?

Jawabannya adalah, selalu ada beberapa sirkuit lain. Berikut ini beberapa contohnya:

Sirkuit perlindungan ESD sering menggunakan dioda dan resistor
Kapasitor bypass internal : sebenarnya ini dapat dibuat hanya dari gerbang transistor, tetapi seringkali juga dibuat pada lapisan logam.
Blok analog seperti regulator LDO internal, referensi celah pita, pembanding power-on-reset, dll. Biasanya paling baik diterapkan dengan beberapa resistor di antara transistor. Dimungkinkan untuk menyingkirkan resistor dan menggunakan transistor 100% dalam beberapa kasus ini, tetapi itu belum tentu optimal.
Osilator internal dapat menggunakan sirkuit tangki induktor-kapasitor (LC) (meskipun induktor sangat besar sehingga tidak hemat biaya pada CPU tujuan umum modern).
Dll.

— Pasang kembali Monica
sumber

6

Seberapa sering "resistor" selain transistor dengan saluran yang sangat panjang yang bias ke wilayah resistif? Dan seberapa sering osilator menggunakan sirkuit tangki LC daripada mengandalkan kapasitansi "parasit" (meskipun direkayasa untuk menjadi besar) di dalam sebuah cincin yang berisi sejumlah ganjil inverter?

— supercat

3

@ supercat - untuk IC sinyal campuran yang saya kerjakan, ada banyak resistor dan kapasitor nyata. Sirkuit tangki LC yang saya lihat semuanya telah digunakan ketika kebisingan fase osilator cincin tidak memadai. Tentu saja, IC sinyal campuran akan memiliki lebih banyak sirkuit seperti itu daripada CPU (atau dengan kata lain, "Saya tidak tahu").

— Pasang kembali Monica

1

Menariknya, POWER7 menggunakan kapasitor untuk DRAM tertanam dan untuk menghindari penurunan tegangan.

— Paul A. Clayton

1

Jawaban ini cukup bagus tapi saya pikir Anda bisa sedikit mengembangkannya. Untuk bagian resistor Anda menyiratkan bahwa resistor dapat dibuat dengan MOSFET bias dengan benar, tetapi itu tidak terlalu jelas.

— Vladimir Cravero

1

@VladimirCravero - Saya tidak berencana untuk memperluas jawaban saya untuk berbicara tentang bagaimana komponen dibuat. Bagaimanapun, resistor tipikal yang saya pikirkan adalah panjang, tipis dari polisilikon. Anda dapat menggunakan MOSFET bias dengan benar dalam banyak kasus, tetapi kadang-kadang resistor lebih baik.

— Pasang kembali Monica

26

Saya pikir Anda harus melihatnya sebaliknya: CPU dibuat dengan langkah-langkah (implantasi, litografi, etsa, deposisi bahan). Jika Anda mendesain langkah-langkah dan lapisan dengan cara tertentu Anda mendapatkan pasangan CMOS (MOSFET tipe-N di sebelah kiri, MOSFET tipe-P di sebelah kanan), berguna untuk membuat inverter dan kemudian memulai seluruh hal logika, untuk akhirnya membangun semua Blok logika CPU.

Tetapi CPU membutuhkan perangkat jenis lain, untuk ESD atau integrasi memori atau apa pun. Untuk itu, Anda dapat mendesain lapisan dengan cara lain dan mendapatkan resistor (menggunakan lapisan polisilikon atau substrat yang diolah), dengan membuat bahan garis panjang:

Ini adalah inti dari apa yang membuat teknologi IC planar seperti ide yang mengganggu: Dari langkah-langkah sederhana Anda dapat membangun (hampir) apa saja.

— rienafairefr
sumber

8

Mayoritas komponen pada CPU adalah transistor tetapi komponen lain dapat dibuat.

Dioda dibuat dari sambungan PN atau persimpangan semikonduktor logam dengan tingkat doping yang sesuai di semikonduktor.

Sebuah resistor dapat dibuat dari strip panjang bahan (kemungkinan logam pada salah satu lapisan logam, mungkin semikonduktor pada lapisan semikonduktor).

Kapasitor dapat terdiri dari dua bahan konduktif dengan lapisan isolasi tipis di antaranya (mirip dengan gerbang MOSFET tetapi lebih besar).

Masalah dengan resistor dan kapasitor adalah tidak ada cara yang baik untuk membuat nilai besar dalam IC. Seringkali sebuah resistor atau kapasitor dapat mengambil area yang sama dengan banyak transistor. Seringkali lebih murah dalam hal area silikon untuk menggunakan transistor khusus daripada resistor.

— Peter Green
sumber

6

Tidak, ada juga dioda, resistor, kapasitor, dan induktor, dan mungkin juga yang lain.

— Bart
sumber

Tetapi pembuatan CPU hanya berbicara tentang memproyeksikan diagram transistor. Bisakah Anda memberikan informasi lebih lanjut bagaimana komponen ini ditambahkan ke CPU?

— Darth Pingu

Mungkin karena transistor membentuk sebagian besar rangkaian. Saya bukan spesialis dalam pembuatan IC, jadi bagaimana tepatnya saya tidak bisa menjawab.

— Bart

Pemilik pertanyaan menerima ini sebagai jawaban terbaik.

— user1717828

2

Orang yang mengajukan pertanyaan mungkin berada dalam posisi terbaik untuk menilai jawaban mana yang paling sesuai dengan minat pribadi mereka, tetapi mereka sering kali tidak dalam posisi terbaik untuk menilai mana yang paling benar atau informatif.

— Chris Stratton

Apa yang hilang di sini adalah bahwa komponen lain dapat bersifat insidental atau parasit. Atau mereka dapat dibentuk dengan sengaja memanipulasi sifat-sifat seperti transistor atau merosot transistor, atau dari struktur yang lebih unik. Tentu saja transistor junction bipolar itu sendiri tidak umum di IC modern dibandingkan dengan FET gerbang terisolasi.

— Chris Stratton

6

Tetapi bagaimana komponen tambahan seperti dioda, kapasitor dll ditambahkan ke CPU?

Anda dapat membuat komponen elektronik dari silikon saja .

Silikon memiliki fitur menarik. Silikon yang didoping adalah semikonduktor , yang berarti dapat membuat resistor , karena setiap konduktor normal memiliki hambatan. Bahkan dapat digunakan sebagai kabel, meskipun tidak terlalu efisien. Dalam praktiknya polisilikon akan digunakan , misalnya chip 8087

... terdiri dari cetakan silikon kecil, dengan bagian silikon dilapisi dengan kotoran untuk memberi mereka sifat semikonduktor yang diinginkan. Di atas silikon, polisilikon (sejenis silikon khusus) membentuk kabel dan transistor. Akhirnya, lapisan logam di atas menyambungkan sirkuit

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

Menyatukan semikonduktor NP menjadi dioda , karena itulah struktur dioda. Menyatukan PNP atau NPN bersama membuat transistor . Ketika digabungkan dengan oksigen, ia menjadi silikon dioksida yang tidak lagi berfungsi dan dapat digunakan untuk membuat area di sekitar kabel dan elemen penghantar.

Kapasitor juga sangat mudah dibuat, hanya berupa isolator (silikon dioksida) sebagai dielektrik antara 2 pelat konduktor (silikon).

Dengan transistor, resistor, dan kapasitor, Anda dapat membuat opamp yang kemudian dapat digunakan untuk mensimulasikan induktor tanpa koil, dengan lebih sedikit area yang dikonsumsi daripada koil induksi nyata. Keren bukan?

Di atas adalah salah satu cara untuk membuat induktansi yang disimulasikan. Anda dapat menemukan lebih banyak cara untuk melakukannya dalam referensi di bawah ini

Tentu saja jika Anda membutuhkan lebih banyak induktansi atau kapasitansi, Anda mungkin masih harus menggunakan koil eksternal atau kapasitor terpisah.

— phuclv
sumber

4

Ya, prosesor seluruhnya terbuat dari transistor dan kabel.

Tergantung pada apa yang Anda maksud dengan "komponen elektronik" dan "CPU". Jika Anda membatasi itu untuk perangkat semikonduktor dan unit pemrosesan aktual itu sendiri, maka ya, CPU terbuat dari transistor.

Jika Anda memasukkan IO, Anda memiliki beberapa transistor bertegangan tinggi dan dioda penjepit, ditambah sel pelindung ESD (yang dapat menggunakan transistor dan / atau dioda). Jika Anda mengizinkan komponen pasif, Anda memiliki kabel yang terbuat dari logam atau polisilikon. Tentu saja, dioda dapat dibuat dari BJT juga.

Transistor dan kabel adalah satu-satunya komponen pada banyak sirkuit terintegrasi, termasuk banyak chip CPU.

Beberapa mikroprosesor memiliki komponen lain pada chip yang sama dengan prosesor.

Jika Anda memasukkan seluruh chip, maka Anda mungkin memiliki sejumlah komponen analog: dioda untuk pengukuran suhu, konverter analog ke digital, regulator tegangan LDO, osilator kristal, penguat indera untuk memori, dan (mungkin paling umum) rangkaian pengaktifan power-on . Ini menggunakan komponen pasif. Resistor adalah yang paling umum, dan tersedia dalam berbagai jenis:

Polysilicon - Resistansi rendah, toleransi oke, juga digunakan untuk kabel
N-well - Resistensi tinggi, toleransi mengerikan dan tempco
Difusi - Jenisnya biasa-biasa saja
Hal-hal aneh seperti resistor tempco negatif

Kapasitor cenderung jauh lebih besar daripada resistor. Mereka terbuat dari tumpukan logam-oksida-semikonduktor, atau poli-oksida-poli. Anda juga dapat menggunakan kapasitansi persimpangan PN atau kapasitansi antara kabel paralel dalam lapisan logam.

Induktor biasanya terlalu besar untuk digunakan dalam sirkuit frekuensi tinggi (> 1 GHz). Itu terbuat dari spiral logam.

Ada juga transistor istimewa seperti jenis yang digunakan dalam memori flash dan DRAM. Mereka pasti berada di kelas mereka sendiri.

— Adam Haun
sumber

+1. Saya harap tweak kecil yang saya buat untuk jawaban ini tidak secara signifikan mengubah artinya.

— davidcary

0

Tidak ada komponen seperti "transistor ideal" di dunia nyata. Transistor juga merupakan resistor, kapasitor, beberapa dioda, dioda Zener tegangan rendah, dll. Semua efek samping ini berpartisipasi dalam pekerjaan CPU, bahkan jika beberapa di antaranya mungkin tidak diinginkan (elemen parasit).

Oleh karena itu CPU tidak dapat dibuat dari "transistor ideal", tetapi transistor dunia nyata dapat diganti dengan elemen lain yang diperlukan. Namun dalam beberapa kasus ini tidak optimal karena resistor atau kapasitor khusus lebih sederhana dan berkinerja lebih baik.

— h22
sumber