Является ли транзистор единственным электронным компонентом на процессоре?

Я недавно читал о процессорах и узнал, что все логические блоки и память на процессоре могут быть сделаны из транзисторов. Так это единственный электронный компонент на процессоре?

Редактировать (Сделано после первых двух ответов): Но «Создание процессора» говорит только о проектировании транзисторных диаграмм (может быть, это основная часть). Но как дополнительные компоненты, такие как диоды, конденсаторы и т. Д., Добавляются в процессор?

Логические блоки и память могут быть сделаны только из транзисторов. Важный вопрос: все ли схемы на процессорах являются логическими блоками и памятью, или есть что-то еще?

Ответ: всегда есть какие- то другие схемы. Вот некоторые примеры:

• В схемах защиты от электростатического разряда часто используются диоды и резисторы
• Конденсаторы внутреннего байпаса : фактически они могут быть сделаны только от затворов транзисторов, но они часто также сделаны в металлических слоях.
• Аналоговые блоки, такие как внутренние регуляторы LDO, эталоны запрещенной зоны, компараторы сброса при включении и т. Д., Обычно лучше всего реализовать с некоторыми резисторами среди транзисторов. Может быть возможно избавиться от резисторов и использовать 100% транзисторы в некоторых из этих случаев, но это не обязательно оптимально.
• Внутренние генераторы могут использовать цепи индуктор-конденсатор (LC) в баке (хотя катушки индуктивности настолько велики, что они не являются экономически эффективными в современных процессорах общего назначения).
• И т. Д. И т. Д.

Я думаю, что вы должны смотреть на это с другой стороны: процессоры сделаны с шагами (имплантация, литография, травление, осаждение материалов). Если вы спроектируете шаги и слои определенным образом, вы получите пару CMOS (MOSFET N-типа слева, MOSFET P-типа справа), полезную для создания инверторов, а затем запустите всю логику, чтобы в конечном итоге построить все Логические блоки процессора.

Но процессорам нужны другие виды устройств, для ESD или для интеграции памяти или чего-то еще. Для этого вы можете спроектировать слои другим способом и получить резисторы (используя слои поликремния или легированную подложку), сделав материал из длинной линии:

Это суть того, что сделало технологию плоских ИС такой разрушительной идеей: из простых шагов вы можете построить (почти) все, что угодно.

Большинство компонентов на процессоре - транзисторы, но другие компоненты могут быть сделаны.

Диод изготовлен из PN-перехода или металлического полупроводникового перехода с подходящим уровнем легирования в полупроводнике.

Резистор может быть изготовлен из длинной полосы материала (возможно, металл на одном из металлических слоев, возможно, полупроводник на полупроводниковом слое).

Конденсатор может состоять из двух проводящих материалов с тонким изолирующим слоем между ними (аналогично воротам мосфета, но больше).

Проблема с резисторами и конденсаторами в том, что нет хорошего способа сделать большие значения в микросхеме. Часто резистор или конденсатор могут занимать ту же площадь, что и многие другие транзисторы. С точки зрения площади кремния часто дешевле использовать специальный транзистор вместо резистора.

Нет, есть также диоды, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности и, возможно, другие.

Но как дополнительные компоненты, такие как диоды, конденсаторы и т. Д., Добавляются в процессор?

Ну вы можете сделать любые электронные компоненты только из кремния .

Кремний имеет интересные особенности. Легированный кремний является полупроводником , что означает, что он может создавать резисторы , потому что любой нормальный проводник имеет сопротивление. Его можно даже использовать в качестве проводов, хотя и не очень эффективно. На практике будет использоваться поликремний , например чипсы 8087

... состоит из крошечной кремниевой матрицы с областями из кремния, легированными примесями, чтобы придать им требуемые полупроводниковые свойства. Поверх кремния, поликремния (особый тип кремния) образуются провода и транзисторы. Наконец, металлический слой сверху соединял схемы

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

Соединение NP полупроводников вместе создает диод , потому что это структура диодов. Соединяя PNP или NPN вместе, мы получаем транзисторы . При соединении с кислородом он превращается в диоксид кремния, который больше не проводит электричество и может использоваться для создания области вокруг проводов и проводящих элементов.

Конденсаторы также очень легко создать, просто изолятор (диоксид кремния) в качестве диэлектрика между 2 проводящими пластинами (кремний).

С помощью транзисторов, резисторов и конденсаторов вы можете создать операционный усилитель, который затем можно использовать для имитации индуктора без какой-либо катушки, с еще меньшей потребляемой площадью, чем у реальной индукционной катушки. Круто, не правда ли?

Выше приведен один из способов создания моделируемой индуктивности. Вы можете найти больше способов сделать это в ссылках ниже

• Преобразователь общего сопротивления
• Почему операционные усилители заменяют катушки индуктивности (L) в активных фильтрах?
• Создание имитатора с плавающей мощностью с использованием стандартных операционных усилителей
• Имитация индуктивности
• Моделирование индуктивности с использованием операционных усилителей, фильтров второго порядка, приближения Баттерворта

Конечно, если вам нужно больше индуктивности или емкости, вам все равно придется использовать отдельную внешнюю катушку или конденсатор.

Да, процессор сделан полностью из транзисторов и проводов.

Это зависит от того, что вы подразумеваете под «электронным компонентом» и «процессором». Если вы ограничите это полупроводниковыми устройствами и самим фактическим процессором, то да, ЦП состоит из транзисторов.

Если вы используете IO, у вас есть несколько высоковольтных транзисторов и диодов с зажимом, а также элементы защиты от электростатического разряда (которые могут использовать транзисторы и / или диоды). Если вы разрешаете пассивные компоненты, у вас есть провода из металла или поликремния. Конечно, диоды могут быть изготовлены и из БЮТ.

Транзисторы и провода являются единственными компонентами многих интегральных микросхем, в том числе многих процессорных микросхем.

Некоторые микропроцессоры имеют другие компоненты на том же чипе, что и процессор.

Если вы включаете весь чип, то у вас может быть любое количество аналоговых компонентов: диоды для измерения температуры, аналого-цифровые преобразователи, регуляторы напряжения LDO, кварцевые генераторы, чувствительные усилители для памяти и (возможно, чаще всего) схемы сброса при включении питания. , Они используют пассивные компоненты. Резисторы являются наиболее распространенными и бывают разных типов:

• Поликремний - низкое сопротивление, допустимое отклонение, также используется для проводов
• N-well - Высокая стойкость, ужасная переносимость и темп
• Диффузия - добрый посредственный
• Странные вещи, как отрицательные временные резисторы

Конденсаторы имеют тенденцию быть намного больше, чем резисторы. Они сделаны из стеков металл-оксид-полупроводник или поли-оксид-поли. Вы также можете использовать емкость PN-перехода или емкость между параллельными проводами в металлическом слое.

Индукторы, как правило, слишком велики для использования в любых цепях, кроме высокочастотных (> 1 ГГц). Они сделаны из металлических спиралей.

Существуют также дополнительные специальные транзисторы, подобные тем, которые используются во флэш-памяти и DRAM. Те, безусловно, в своем классе.

В реальном мире нет такого компонента, как «идеальный транзистор». Транзистор также представляет собой резистор, конденсатор, пару диодов, низковольтный стабилитрон и т. Д. Все эти побочные эффекты участвуют в работе процессора, даже если некоторые из них могут быть нежелательными (паразитные элементы).

Следовательно, процессор не может быть сделан из «идеальных транзисторов», но реальные транзисторы могут быть заменены другими необходимыми элементами. Однако в некоторых случаях это не является оптимальным, поскольку выделенные резисторы или конденсаторы проще и работают лучше.