Le transistor est-il le seul composant électronique d'un CPU?

J'ai lu récemment sur les processeurs et j'ai appris que tous les blocs logiques et la mémoire du processeur peuvent être constitués de transistors. Est-ce donc le seul composant électronique sur CPU?

Edit (effectué après les deux premières réponses): Mais Making of CPU ne parle que de la projection de diagrammes de transistors (peut-être que c'est la majeure partie). Mais comment les composants supplémentaires comme les diodes, les condensateurs, etc. sont-ils ajoutés au CPU?

Les blocs logiques et les mémoires peuvent être constitués uniquement de transistors. La question importante est la suivante: tous les circuits des blocs CPU et mémoires sont-ils logiques ou y a-t-il autre chose?

La réponse est, il y a toujours quelques autres circuits. Voici quelques exemples:

• Les circuits de protection ESD utilisent souvent des diodes et des résistances
• Condensateurs de dérivation internes : en fait, ils peuvent être fabriqués uniquement à partir de grilles de transistor, mais ils sont souvent également fabriqués dans les couches métalliques.
• Les blocs analogiques tels que les régulateurs LDO internes, les références de bande interdite, les comparateurs de réinitialisation à la mise sous tension, etc. sont généralement mieux implémentés avec certaines résistances parmi les transistors. Il peut être possible de se débarrasser des résistances et d'utiliser des transistors à 100% dans certains de ces cas, mais ce n'est pas nécessairement optimal.
• Les oscillateurs internes peuvent utiliser des circuits de réservoir à inductance-condensateur (LC) (bien que les inductances soient si grandes qu'elles ne soient pas rentables sur les CPU modernes à usage général).
• Etc.

Je pense qu'il faut voir les choses dans l'autre sens: les CPU sont réalisés par étapes (implantation, lithographie, gravure, dépôt de matériaux). Si vous concevez les étapes et les couches d'une certaine manière, vous obtenez un couple CMOS (MOSFET de type N à gauche, MOSFET de type P à droite), utile pour créer des onduleurs, puis démarrer toute la logique, pour finalement construire tous les Blocs logiques CPU.

Mais les processeurs ont besoin d'autres types d'appareils, pour l'ESD ou l'intégration de mémoire ou autre. Pour cela, vous pouvez concevoir les couches d'une autre manière et obtenir des résistances (en utilisant les couches de silicium polycristallin ou le substrat dopé), en faisant une chose longue en matériau:

C'est le cœur de ce qui a fait de la technologie CI planaire une idée si perturbatrice: à partir d'étapes simples, vous pouvez construire (presque) n'importe quoi.

La majorité des composants d'un CPU sont des transistors mais d'autres composants peuvent être fabriqués.

Une diode est constituée d'une jonction PN ou d'une jonction semi-conductrice métallique avec un niveau de dopage approprié dans le semi-conducteur.

Une résistance peut être constituée d'une longue bande de matériau (éventuellement en métal sur l'une des couches métalliques, éventuellement semi-conducteur sur une couche semi-conductrice).

Un condensateur peut être composé de deux matériaux conducteurs avec une mince couche isolante entre les deux (semblable à la grille d'un mosfet mais plus grande).

Le problème avec les résistances et les condensateurs est qu'il n'y a pas de bon moyen de faire de grandes valeurs dans un circuit intégré. Souvent, une résistance ou un condensateur peut finir par occuper la même zone que de nombreux transistors. Il est souvent moins cher en termes de surface de silicium d'utiliser un transistor spécial au lieu d'une résistance.

Non, il y a aussi des diodes, des résistances, des condensateurs et des inductances et peut-être d'autres aussi.

Mais comment les composants supplémentaires comme les diodes, les condensateurs, etc. sont-ils ajoutés au processeur?

Eh bien, vous pouvez fabriquer tous les composants électroniques uniquement à partir de silicium .

Le silicium a des caractéristiques intéressantes. Le silicium dopé est un semi - conducteur , ce qui signifie qu'il peut fabriquer des résistances , car tout conducteur normal a une résistance. Il peut même être utilisé comme fils, mais pas très efficace. En pratique, du silicium polycristallin sera utilisé , par exemple les puces 8087

... se compose d'une minuscule puce en silicium, avec des régions du silicium dopées avec des impuretés pour leur donner les propriétés semi-conductrices souhaitées. Au sommet du silicium, du polysilicium (un type spécial de silicium) a formé des fils et des transistors. Enfin, une couche métallique sur le dessus a câblé les circuits ensemble

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

Assembler les semi-conducteurs NP fait une diode , car c'est la structure des diodes. L'association de PNP ou NPN crée des transistors . Lorsqu'il se combine avec l'oxygène, il devient du dioxyde de silicium qui ne conduit plus et peut être utilisé pour créer la zone autour des fils et des éléments conducteurs.

Condensateurs sont également très faciles à créer, juste un isolant (dioxyde de silicium) comme diélectrique entre 2 plaques conductrices (silicium).

Avec des transistors, des résistances et des condensateurs, vous pouvez créer un ampli-op qui peut ensuite être utilisé pour simuler une inductance sans bobine, avec encore moins de surface consommée qu'une bobine à induction réelle. Cool, non?

Ci-dessus est l'un des moyens de créer une inductance simulée. Vous pouvez trouver plus de façons de le faire dans les références ci-dessous

• Convertisseur d'impédance générale
• Pourquoi les amplificateurs opérationnels remplacent-ils les inductances (L) des filtres actifs?
• Créer une inductance de puissance flottante simulée à l'aide d'amplificateurs opérationnels standard
• Inductance simulée
• Simulation d'inductance à l'aide d'opamps, filtres du second ordre, approximation de Butterworth

Bien sûr, si vous avez besoin de plus d'inductance ou de capacité, vous devrez peut-être utiliser une bobine ou un condensateur externe séparé.

Oui, le processeur est entièrement composé de transistors et de fils.

Cela dépend de ce que vous entendez par «composant électronique» et «CPU». Si vous limitez cela aux dispositifs à semi-conducteurs et à l'unité de traitement proprement dite, alors oui, un processeur est composé de transistors.

Si vous incluez des entrées / sorties, vous disposez de transistors et de diodes de tension plus élevées, ainsi que de cellules de protection ESD (qui peuvent utiliser des transistors et / ou des diodes). Si vous autorisez les composants passifs, vous avez des fils en métal ou en silicium polycristallin. Bien entendu, les diodes peuvent également être fabriquées à partir de BJT.

Les transistors et les fils sont les seuls composants de nombreux circuits intégrés, y compris de nombreuses puces CPU.

Certains microprocesseurs ont d'autres composants sur la même puce que le processeur.

Si vous incluez la puce entière, vous pourriez avoir un certain nombre de composants analogiques: diodes pour la mesure de la température, convertisseurs analogiques-numériques, régulateurs de tension LDO, oscillateurs à cristal, amplificateurs de détection pour la mémoire et (peut-être le plus souvent) circuits de réinitialisation à la mise sous tension . Ceux-ci utilisent des composants passifs. Les résistances sont les plus courantes et se présentent sous différents types:

• Polysilicium - Faible résistance, bonne tolérance, également utilisé pour les fils
• N-well - Haute résistance, tolérance et tempco terribles
• Diffusion - Genre médiocre
• Des trucs bizarres comme des résistances tempco négatives

Les condensateurs ont tendance à être beaucoup plus gros que les résistances. Ils sont fabriqués à partir de piles semi-conductrices oxyde métallique ou poly-oxyde-poly. Vous pouvez également utiliser la capacité de jonction PN ou la capacité entre les fils parallèles dans une couche métallique.

Les inductances sont généralement trop grandes pour être utilisées dans des circuits à l'exception des fréquences les plus élevées (> 1 GHz). Ils sont fabriqués à partir de spirales métalliques.

Il existe également des transistors extra-spéciaux comme ceux utilisés en mémoire flash et DRAM. Ils sont définitivement dans une classe à part.

Il n'y a pas un tel composant comme "transistor idéal" dans le monde réel. Un transistor est également une résistance, un condensateur, quelques diodes, une diode Zener basse tension, etc. Tous ces effets secondaires participent au travail du CPU, même si certains d'entre eux peuvent être indésirables (éléments parasites).

Par conséquent, le processeur ne pouvait pas être fabriqué à partir de "transistors idéaux", mais les transistors du monde réel peuvent être remplacés par d'autres éléments nécessaires. Cependant, dans certains cas, ce n'est pas optimal car les résistances ou condensateurs dédiés sont plus simples et fonctionnent mieux.