现如今各种产品的CPU成为了当下各类电子产品的关键,并且主要技术也掌握在美国等国家手中,也是一项令人难以效仿的技术。CPU之所以如此重要,也和它上面的几十亿晶体管有关系,如此众多的晶体管一同工作,才能进行好信息的处理。但是如果晶体管坏了一些,CPU还能正常进行工作吗?
首先说生产设备,一旦涉及集成电路,无论是处理器、存储芯片、相机传感器,都需要使用到“光刻机”这个东西,技术有多先进呢?如今能够掌握光刻机技术的国家除了欧美日韩这些发达国家,只剩下中国(比航天、核能掌握的范围还要小)。世界上顶级的光刻机生厂商只有三家:欧洲的ASML、日本的尼康和佳能,很多人说尼康佳能是买相机赚钱的,一台光刻机价格可以到上亿美元,相机这种东西只是副业。其次是生产原料,虽然说未来科技发展的核心材料是石墨烯,但是目前还是以多晶硅为主导,想要将多晶硅材料通过光刻机拼成具有规则逻辑的电路,那就需要确保原材料的纯度,目前人类能够造出来最纯的硅材料是12个9(99.9999999999%),过去我们使用在收音机、电视上的芯片,使用的多晶硅纯度至少是6个9,如今使用在手机、电脑这样的芯片中的硅材料,纯度是11个9。
如此众多的晶体管万一有几个出故障了咋办?CPU的工程师又不傻,自然会考虑到这个问题,于是就呈现了冗余设计,即每个CPU里并不是每颗晶体管都会在工作中用到,在制造之初就会人为地加入一部分看上去没啥用处的晶体管,尤其是在存储功能区里,一旦呈现消耗,就会自动切换线路,将后备力量利用起来,从而避免对全体运行造成不良影响。这就像人体里的亿万个细胞,只要不是生大病,偶尔挂上几个无伤大雅。但假如使用区里晶体管的消耗假如超过一定数额,那势必会对全体性能带来损失,相信有人会听到“芯片体质”这样的论述,这就关系到CPU制造过程中的良品率成绩,一般体质好、消耗较小的芯片会被用来制造高频或许超频才能强的CPU,但是如果经由流通过程进去我们消费者手中的CPU,除乱标型号,几乎不存在劣质假货或许什么质量上的成绩,毕竟除英特尔和AMD,也没有哪一家能将它真正生产进去的厂商。
它是芯片晶体管的备用方案吗?我们一定要知道它是备用方案,并不是说它一定能够保证晶体管能够完全完好无损的运行,这种冗余设计,本身就是一种急救措施,它只能是部分的冗余晶体管,它是不影响整体性的。冗余设计不是万能的,它是一种备用方案,这种方案可能会失灵。芯片本身制造工艺复杂,可能一些简单的纰漏就会导致整个芯片的损坏,所以在经过光刻蚀刻的手段将芯片造成来,本身就是一件异常复杂的事情。而芯片生产出来之后,会经过检测,一般封装后,基本上不会出现损坏,除非是人为,或者在高温下等。
另外一种情况就是正常使用期间的CPU突然发生晶体管损坏,这几十亿个晶体管当中有一些是关键的,有一些则是属于冗余设计,不同的CPU冗余晶体管数量都会不同,如果只是坏了某个晶体管,大概率都会有冗余晶体管进行补充,只要不是主要线路出问题就不会挂,性能也不会受明显影响,这就有点像我们身体内的细胞,个别细胞坏掉并不会影响整体工作,都会有新的作为补充,CPU本身也是这么一个复杂而工作有序的整体。
因此在CPU的工作状态下,即便坏掉一些晶体管,也不会影响CPU的工作状态,但是随着使用时间,坏掉的晶体管多了,也是需要更换CPU的。