GPU是怎麼製造出來的?

董佳羽

如果要全面展開說的話就複雜了,我在這裡就大概說一下流程吧,其實GPU就是我們常說的顯卡中的核心部件,也就是圖形處理器,它和CPU同屬於硅半導體芯片,製造流程上其實也沒有本質差距,主要還是在於實現的功能和側重點不同。

目前最大的GPU設計廠家是NVIDIA和AMD,我們現在所使用的獨立顯卡基本全是來自於這兩家設計的GPU芯片,這裡需要注意的是,他們只負責芯片設計,而不負責製造。因為僅憑一家之力建設起完全的芯片產業鏈實在是太難了,投資巨大,風險也不小,目前也就只有英特爾這樣財大氣粗的才可以同時擁有設計和製造。

NVIDIA和AMD的芯片設計完成後,一般都會交給臺積電、GF或者三星這樣的半導體代工方來代工製造,當然,為了GPU芯片能順理投產,在芯片設計過程中NVIDIA和AMD的工程師就會和代工方廣泛溝通,比如採用什麼樣的工藝,大概多少晶體管,面積控制到多少最合適等等。否則你自己設計出了一顆超大GPU,結果拿到代工廠生產不了或者良率太差那就是白費。

GPU設計完成準備投產之時,就要和CPU一樣需要從晶圓開始了,製造晶圓的一系列複雜過程在這裡就不說了,通過在晶圓上進行“覆膠—光刻—清洗—互聯”等步驟後,GPU芯片基本就在晶圓上成型了,當然,這樣的過程並不是一上手就可以成功的,整個半導體工藝過程中的每一個步驟都會對後面的步驟產生影響,在GPU芯片量產之前,工程師可能已經對整個步驟重複改良了好幾遍,也就是多次流片,目的就是通過多次流片觀察和調整工藝細節,以達到芯片更穩定的性能和良品率。

半導體領域關鍵:生產工藝掌握在這些代工廠手裡,具體的芯片使用什麼樣的工藝是設計方和製造方共同協商而定的,使用的製造工藝越先進,同樣的芯片在晶圓上所能切割出來的成品就越多,儘管先進工藝的價格不菲,但是芯片產量也會越大,成本相應會降低。在晶圓進行切割之時,也會對上面的芯片進行一輪篩選,對於一些不合格或者有瑕疵的芯片會進行報廢或者降級處理,比如從GTX1080降級為1070。合格芯片切割出來後就會進行芯片封裝,封裝完成後的芯片基本就是我們所看到的顯卡上面的GPU了。

當 GPU封裝完畢交貨之前,一般還要進行最後一次測試,以確保芯片沒有問題,完成之後就會由NVIDIA交貨給全球各地的合作伙伴,比如華碩、技嘉、七彩虹之類的顯卡製造商,他們會把GPU芯片安裝在顯卡上,並搭配上顯存、散熱器、電容電感等元件,最終才成為我們所使用的顯卡。


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