好处理器是怎么造的？英特尔制造流程揭秘

3 of UnbreakableKimmy Schmidt，你都在使用它们。计算机科学的这些壮举通常会被归功于智能手机的兴起，但是背后无数的工作其实是在数以千计的服务器上完成的。而几乎所有的服务器都使用了英特尔的芯片。

总部设在加利弗尼亚州圣克拉拉市的英特尔公司于1971年创造了第一个微处理器，并且在Andy Grove的领导下，在上个世纪九十年代成了家喻户晓的名字，该公司销售的芯片装配在绝大多数个人电脑上。但是个人电脑的销售在过去五年里出现了下滑，随着智能手机的兴起，英特尔迟迟未能针对这些设备开发出低功耗的芯片。该公司最近宣布裁减员工总数的11%，如同该公司的首席执行官Brian Krzanich所说，此举是为了"重塑自己"。

市场研究公司IDC表示，英特尔仍然是这个世界上最大的芯片制造商，该公司销售的芯片中有99%的芯片都进入了服务器。去年它的数据中心集团实现了大约160亿美元的收入，其中将近一半都是利润。这种竞争优势是建立在竞争对手的失误以及英特尔不懈努力的基础之上，英特尔愿意不惜一切代价确保该公司产品大的、可预见的提升，而且年年如此。英特尔的数据中心业务执行副总裁兼总经理Diane Bryant表示，"我们的客户期望花和去年一样多的钱获得20%的性能提升。" Diane Bryant表示，"这是我们奉行的准则。"

在电脑和手机中，这种策略都有其局限性：在超过某个点之后，客户就不太在乎速度和效率了。但是对于服务器来说，由Amazon.com以及微软等公司运营的数据中心彼此竞争，争夺为这个世界上的Netflixes以及Ubers等公司处理数据的权利，性能是至关重要的。运行和冷却服务器所需要的能耗是一般数据中心中最大的一笔开销。如果英特尔能够用同样的电力提供更多的计算能力，数据中心的主人将一次又一次地不断升级。

为了这个"如果"有着很多的努力。每一年，英特尔的高管们基本上都会把赌注押在该公司能够不断突破电路、电子和硅原子的极限这一信念之上，在计算利润之前投入数十亿美元进行研发。最终芯片将重蹈白炽灯、科技以及很多其他发明的覆辙，随着年龄的增长，提升的步伐将明显放缓。Krzanich自信地表示，"硅技术总有一天会走到那一步，但是这一天在未来几十年内都不会出现。" Krzanich表示，"我们的工作是尽可能地推迟这一时刻的到来，直至最后一刻。"

无处不在的微处理器

它们在你的电视里、汽车里、Wi-Fi路由器里，如果你的冰箱和恒温器足够新的话，里面也会有微处理器。即使你没有这样认为，这些设备从某种程度上来说也是计算机，这意味着它们是由晶体管组成的。

晶体管是一个开关。但是并不需要用手指来打开或者关闭它，而是使用小的电子脉冲进行控制--在功能强大的计算机中，大概每秒钟能有30万次这样的脉冲。这样一个开关能干什么？你可以用它来存放一个比特的信息。打开或关闭，是或否，0或1--无论你是否相信，从技术上说，这些都是可以用一个比特表达的信息（8个比特组成一个字节，80亿比特组成一个GB）。最早的计算机在打孔卡上存储比特（有孔或者没有孔？），但是这种做法局限性很强，因为如果你想做点很酷的事情的话，你就需要很多很多比特。例如，如果你想要你的电脑存储这样一句话，"上帝，这东西真复杂，"每个字母就需要8个比特，总共需要240个晶体管。你能用晶体管做的另一件事就是数学。将七个开关按照正确的顺序连接起来，你就能够做两个小数字的加法；将29000个开关连接在一起，你就有了一个芯片，它的计算能力相当于IBM在1981开发的最早的计算机；将72亿开关封装在一个E5芯片内，你就能够预测全球的天气模式，进行人类基因组测序、确定海平面之下的石油和天然气储量。

每三年左右，英特尔就会将其晶体管的尺寸缩小30%左右。工艺水平从2009年的32纳米缩小到2011年的22纳米，到了2014年，这个尺寸变成了14纳米。朝着更小尺寸的每次飞跃都意味着芯片设计师们能够将同样面积内的容量翻一番。这个现象被称为摩尔定律，这一定律已经存在了半个世纪之久，确保了你在三年后购买的芯片比你今天购买的芯片至少快一倍。

最新的至强芯片利用了从上个世纪九十年代开始进行的研究成果，当时在俄勒冈州Bohr的团队开始尝试利用量子隧穿效应，或者电子跳过很小的晶体管的趋势，甚至是在关闭的情况下。这是英特尔一直进行的物理战争的最前线。一旦硅晶体管缩小到了65纳米之下，就无法正常工作了，这是传统智慧。Bohr的解决方案是将晶体管用铪包裹，这是一种自然界中找不到的银白色金属，这一解决方案于2007年公开。之后，从2