点“沙”成金的魔术
新手学堂
电脑是我们非常熟悉的事物，许多人也了解处理器、显卡、主板等各种电脑零件的功能和作用。不过说起它们是如何制成的，很多人知之甚少。其中，由沙子到处理器的“点石成金”术可算是最神奇的“魔术”。那么下面我们就带领同学们一起去探索沙子“变”成处理器的神奇之旅。
获取原料：沙子
硅（Si）是地壳中第二丰富的元素，也是半导体制造产业的基础。而沙子富含硅元素，不但便于取集，而且成本低廉，这也是沙子成为处理器原料的基础。
提炼硅： 精度要求99.9999%
制造处理器需要非常纯净的硅，就好比一个装满纯净水的奥林匹克比赛标准游泳池中，只允许有一颗黄豆大小的其他杂质或元素。不过沙子中还含有大量的其他矿物和杂质，即便是最纯的沙子（石英），其中硅元素的含量也不会超过25%。因此必须对沙子进行多次的提炼，最终才能得到制造处理器的最初原料——单晶硅锭。然后再将单晶硅锭进行切割，就可以得到我们经常听说的“晶圆”了，而处理器就将在晶圆上进行“生产”。
“光雕”：制造晶体管
目前用于制造32nm处理器的晶圆直径大约为30cm，一块晶圆可以制作出上百颗处理器。每颗处理器都由数以亿计的晶体管构成。而这些晶体管将全部在晶圆上制作完成。例如在Intel最新发布的6核处理器中，就拥有11.7亿颗晶体管。因此，必须将这些晶体管制作得非常小才行。在处理器的生产中，这一过程是依赖“光”来实现的。
在这个过程中，首先晶圆将被涂上一种与照相机底片相类似的物质，然后已经制作好的处理器电路图将在紫外线与透镜的配合下，被微缩投射到晶圆上。此时，经过底片物质特殊处理的晶圆将留下一个个处理器电路图的影像。再经过一系列的化学反应，这些“光雕”出来的电路图将成为处理器内部晶体管的原型。
在32nm工艺下，能够将一颗晶体管长度控制在50nm～200nm，这样算来在一颗肉眼可见的沙粒上，就可以制造出3000万颗晶体管；如果将一颗处理器内部的晶体管用我们在电子仪器中常见的传统晶体管代替，然后再将传统晶体管头尾相连，所得长度可围绕地球一周。
连线：搭建超级立交桥
在处理器所需的晶体管制造完成后，就需要将这数以亿计的晶体管连接起来，让它们能够协同工作。此时，各个晶体管之间将依靠金属层上的导线相连接，有时连接这些金属层能达到二十多层，就像在处理器晶圆上方构建起了超级的立体交通网络。因此看似平整的晶圆表面，在显微镜下布满了错综复杂的电路和晶体管。
收官：考核，封装，再考核
在晶圆完成加工后，晶圆上的每一颗处理器单元将被切割开来，成为每一颗处理器中的晶片。然后开始了复杂的检验阶段，只有全部通过检验的晶片，才有可能进入下一道工序成为处理器。检验合格的晶片，将被放置在处理器基座上（也叫衬底），然后安装上银白色的散热顶盖。不过此时处理器并未真正制作完毕，还要经过严格的性能测试，测试出每颗处理器各自的性能和功耗水平，然后命名成所对应的处理器型号。这样一颗处理器的制造才算真正完成。
写在最后>>
计算机业的进步带动着现代社会的飞速发展，在这当中型号不一、功能各异的处理器功不可没。在同学们心中处理器更是“高”“精”“尖”技术的结晶，怎么也不会联想到处理器竟然是由沙子做成的。其实这并不难理解，例如世界名画《蒙娜丽莎的微笑》不就是由一些油墨和一块布匹组成的吗？只要艺术家的手艺高超、科学家工艺精湛，就算是沙子也同样能为人类社会带来巨大的价值。
课堂作业>>
我们上次的作业是三级缓存都在处理器内部吗？来自云南的何小庆同学说，三级缓存早期的是外置，集成在主板上。为了让三级缓存提供更快的工作速度，随着处理器集成化的提高，目前三级缓存都被集成在了处理器内部。
本期作业>>
处理器内部的金属层一般使用的什么金属？