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B站UP主耗時半年純手工拼電晶體自制成功 CPU,自制CPU到底難不難?

、IN、MIDSUMMER、

看完整個影片,彷彿穿越到了上個世紀四五十年代,也就是電晶體發明之後,積體電路出現之前。

夢迴上世紀

相信很多人都知道,世界上第一臺電子計算機ENIAC誕生於1946年,它由17468個電子管、6萬個電阻器、1萬個電容器和6千個開關組成,重達30噸,佔地160平方米,耗電174千瓦,耗資45萬美元。這臺計算機每秒只能執行5千次加法運算。

而B站up主“奶味的”這款用電晶體純手工打造的CPU可以說是ENIAC的簡化mini版。這個CPU大致包含了1000多個三極體、2000多個二極體,電阻數量也達到了2000多,焊點近萬。

B站UP主耗時半年純手工拼電晶體自制成功 CPU,自制CPU到底難不難?

這款自制CPU難不難

本人作為一個晶片行業的從業者,參與過多款CPU,GPU,server專案產品的的流片,但如果讓我直接去做這樣一款CPU,我能完成嗎?我的答案是,幾乎不可能。

難點一:

要學習數位電路,計算機組成原理,組合語言,電工電子技術等幾門課程,這裡的學習可不是考試拿個高分就可以的,而是需要對整個課程所涉及到的知識體系理解的非常透徹,要從底層去理解整個電路是怎麼運作的。雖然這些課程都屬於本科階段,但能做到融匯貫通的同學可以說是百裡挑一了。

難點二:

需要強大的動手實踐能力。有些時候理論到實踐的差距可能比零基礎到理論的差距更大。這裡需要用電晶體去搭暫存器,計數器,甚至完成運算的邏輯單元,把理論和實踐完美的結合。而且這塊自制CPU有近萬個焊點,這需要極大的耐心才能完成。相信電子工程的同學都接觸過電工實習,可能是焊一個收音機,大概幾十個焊點,就已經是大學的一門實驗課了。

難點三:

我認為最大的難點在於不確定性。在up主決定手工去做CPU的時候,我相信他也沒辦法知道自己一定能成功。理論基礎,動手實踐,自己選擇CPU的指令,選用較低階的機器語言……這一切實現的過程都充滿困難與挑戰。而且這個自制CPU應該是沒有加入冗餘設計的,任何一個晶二極體或者三極體壞掉、或者某一跟連線虛焊,這個CPU都是無法正常工作的。並且程式語言採用比較原始的機器語言,沒有編譯器,真正的手扣程式碼!

B站UP主耗時半年純手工拼電晶體自制成功 CPU,自制CPU到底難不難?

我之前的老闆和我講,有一個同事在做晶片測試的時候,發現一個問題,花了兩週的時間依然沒有解決,在專案進度的壓力下,最終趴在測試機臺崩潰大哭。相信學過的都知道,有時候電路底層的各種物理特性簡直就是玄學!整個過程沒有強大的心理能力,也很難完成。

和工業化的CPU有什麼不同?

從1958年積體電路發明以來,電路不斷向著微小化發展。在摩爾定律的預測下,發展了半個多世紀。而在CPU發展的過程中,整合的電晶體數目不斷增多,直到現在一款晶片可以包含上百個電晶體,效能也完成了飛躍,軟硬體生態不斷完善,更難能可貴的是量產,才讓人們享受到了科技帶來的便利。這一切大概消耗了半個多月世紀的時間,數不盡的金錢和人才才完成的。

所以拿這個自制CPU和工業化CPU對比其實不太合理,這個自制CPU最大的意義不在於商用,而是學習。完成這個CPU的同時,學習了CPU的體系架構以及電路的基本原理,還有那難能可貴的實踐能力。

可以說,在工藝製程越來越小的情況下,這位up反其道而行之。可謂別出心裁,讓人眼前一亮!

而網友發的彈幕也紛紛表示,這個製程應該在毫米或者釐米級別,並且看這個CPU的連線應該是採用了TSV技術,領先英特爾AMD,率先使用了3D堆疊封裝技術。不僅外行人看了直呼內行,連我這個內行人看了都直呼厲害!

B站UP主耗時半年純手工拼電晶體自制成功 CPU,自制CPU到底難不難?

事實上,如果高校能把這樣的設計貫徹到本科的實驗課程中,對學生能力的培養是非常有幫助的。而我們現在的教育模式,恰恰缺少這樣的實踐。

如果說設計CPU就是每一個積體電路人最大的浪漫,而這位UP主則以更原始的方式實現了這種浪漫。

所以,看完這個手搓CPU,你心動了嗎?