受够了各家的挤牙膏?觉得大厂的显卡不够酷炫?如果你的资金充足,为什么不考虑自己造一块显卡呢?
显卡诞生的第一步要从最最最核心的部分开始
架构设计
这是显卡的灵魂。你需要决定这块GPU有多少个流处理器,显存位宽是多少,光追单元怎么设计,工程师会用硬件描述语言把架构图写成代码,再用软件把代码转换成电路图。
这一过程需要用到专业的EDA软件,EDA目前被美国的 Synopsys 或 Cadence 两家垄断,市占率超过80%,他们业务线覆盖整个设计流程。
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在设计出电路图后,接下来就是生产部分,你可以选择自费上百亿美刀搞自营的晶圆厂,当然也可以选择目前国际上最主流的方法——找代工。
台积电在全球晶圆代工的市占率超过70%,严格遵守客服技术保密条例,你可以放心把大胆的把订单交给他们,除了因为台积电目前爆单,到货会很慢外,基本没有任何再需要操心的部分。
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晶圆制造
这部分就完全是台积电的工作了,在准备开始生产你的订单前,台积电会事先准备好所有材料。
首先是芯片的骨骼——硅,造芯片的硅可跟造玻璃用的沙子融成的硅不一样,需要纯度高达99.998%的高纯度石英矿,目前全球90%以上的石英矿由美国提供。
随后石英矿会被送到化学公司进行熔炼,日本的 信越化学 和 胜高 在这一领域遥遥领先,德国韩国美国市占率紧随其后。
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硅矿会被提炼成整根的硅锭,再切割成厚度0.75mm的硅片,然后再由化学抛光机器打磨,其中最大的研磨材料供应商是美国的 3M 。任何表面的粗糙都会影响成品芯片质量,要保证光洁度精确到0.1纳米,比眼睛镜片还要光滑一百倍。
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在硅片准备完毕后,它们会被火速送往台积电的晶圆厂,厂房内要比手术室还干净,因为任何灰尘都会影响芯片质量。晶圆表面会先涂一层光刻胶,目前EUV级光刻胶百分百被日本垄断。
然后把晶圆放进光刻机,这也是整个过程中最重要的一步,通过紫外光将芯片设计图精准刻到覆盖光刻胶的晶圆表面,实现纳米级电路图形的雕刻,荷兰的 ASML 在高端光刻机领域完全垄断。
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光刻完成后,要先用蚀刻机配合化学气体挖去残余的光刻胶,只保留电路部分,再用离子注入机把离子注入进晶圆,改变其导电性。然后再放回研磨机,把电路磨到最薄。
这一整轮之后,你要是以为结束了,那可太小看人类的智慧结晶了。现代芯片有一百多层晶体管,晶圆要再重复上述的流程一百多遍,并且在未来,这个厚度还会继续增加。
终于搞定了一片芯片之后,还要通过光学检测,因为并不能保证每颗芯片都是百分百的完美,所以成色比较差的会被分去造低端的芯片,成色越高售价越高。
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在上述的流程中,蚀刻所需的电子特气,由英国的林德和法国的液化天然气公司占据超高市占率。
而除光刻机外的全部所需设备,超过80%由四家公司提供:美国的应用材料,LAM研究,KLA和日本的东京电子。
通过检测后,下面就是制造的最后一步—封装,这个部分就不是台积电的工作了,他们交给专业的封装公司,比如全球排名第一的台湾“日月光”。
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晶圆会首先被切割为多个小芯片,这时的芯片非常脆弱,工厂需要先把裸片固定在基板上,再缝上金属线用于导电,再覆盖上一层环氧树脂,最后再送去检测。
Add-in-Card
在我上述的所有流程之后,你的显卡还是没有完全完成,因为你现在拿到的只是一块芯片,它完全无法承受电脑内部日常的高温,所以要想完全投入使用,还需要再找AIC供应商完成二次封装。
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到了这个部分的供应商相信大伙就比较熟悉了,华硕,微星,七彩虹等台湾厂商在AIC领域几乎占据垄断地位,AIC的技术难度跟造手机没太大区别,所以基本都会外包给我们的电子厂。
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芯片会和配套的显存颗粒一起被封在一块PCB电路板上,几乎全部显卡的内存都由韩国的SK海力士和三星供应。
接着再装上各种电容,以及散热管和风扇用于降温,以及接口和电线。最后,厂家还会根据自家特色,套上各种花里胡哨的外壳,再取一个霸气十足的名字,比较比起5090d,大家还是更爱听什么“魔龙”“夜神”。
现在,恭喜你!你的第一块显卡终于完成了!
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驱动
当然,不要以为把显卡丢给批发商之后就没你的事了,你现在造出的只是一个躯体,而没有驱动的显卡跟一块板砖没太大区别,像摩尔线程这种就是死在垃圾驱动上,这也是为什么英伟达的驱动开发团队比芯片设计团队人还多。
驱动程序是连接 CPU 指令和 GPU 电路板的唯一桥梁。 它负责初始化硬件环境、管理 GPU 的工作频率,并像“交警”一样调度显存中的海量数据流,确保数千个流处理器不会因为数据冲突而罢工。
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驱动程序决定了显卡硬件潜力的兑现上限。 现代显卡的性能不仅仅取决于晶体管数量,更取决于驱动中的算法优化。而且随着游戏画质的不断进步,显卡驱动的更新是永远不能停的。
在完成了上述的所有步骤后,你终于有了一块能跟英伟达掰手腕的显卡。下次朋友再问你的显卡是哪来的时候,你可以骄傲的说:
这是全球几十家顶级企业为我量身定制的!你买不着!
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老规矩 充电过500光速更新下期
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