O transistor é o único componente eletrônico em uma CPU?

Eu tenho lido sobre CPUs recentemente e soube que todos os blocos lógicos e memória na CPU podem ser feitos de transistores. Então, é o único componente eletrônico na CPU?

Editar (Feito após as duas primeiras respostas): Mas o Making of CPU fala apenas sobre a projeção de diagramas de transistor (pode ser a parte principal). Mas como componentes adicionais como diodos, capacitores etc. são adicionados à CPU?

Os blocos lógicos e memórias podem ser feitos apenas de transistores. A questão importante é: todos os circuitos nos blocos e memórias lógicas da CPU ou há mais alguma coisa?

A resposta é, há sempre alguns outros circuitos. aqui estão alguns exemplos:

• Os circuitos de proteção ESD geralmente usam diodos e resistores
• Capacitores de derivação internos : na verdade, eles podem ser feitos apenas a partir de portas de transistor, mas geralmente também são feitos nas camadas de metal.
• Blocos analógicos, como reguladores LDO internos, referências de bandgap, comparadores de power-on-reset, etc. geralmente são melhor implementados com alguns resistores entre os transistores. Pode ser possível livrar-se dos resistores e usar transistores 100% em alguns desses casos, mas não é necessariamente o ideal.
• Os osciladores internos podem usar circuitos de tanque indutor-capacitor (LC) (embora os indutores sejam tão grandes que não sejam econômicos nas modernas CPUs de uso geral).
• Etc etc.

Eu acho que você deve olhar para o contrário: as CPUs são feitas com etapas (implantação, litografia, gravação, deposição de materiais). Se você projetar as etapas e as camadas de uma certa maneira, obtém um par de CMOS (MOSFET do tipo N à esquerda, MOSFET do tipo P à direita), útil para fazer inversores e depois iniciar toda a lógica, para eventualmente construir todo o Blocos lógicos da CPU.

Mas as CPUs precisam de outros tipos de dispositivos, para ESD ou integração de memória ou qualquer outra coisa. Para isso, é possível projetar as camadas de outra maneira e obter resistores (usando as camadas de polissilício ou o substrato dopado), criando uma linha longa de material:

Esse é o ponto crucial do que tornou a tecnologia de IC planar uma ideia disruptiva: a partir de etapas simples, você pode criar (quase) qualquer coisa.

A maioria dos componentes em uma CPU são transistores, mas outros componentes podem ser feitos.

Um diodo é feito a partir de uma junção PN ou uma junção semicondutora de metal com um nível adequado de dopagem no semicondutor.

Um resistor pode ser feito de uma longa tira de material (possivelmente metal em uma das camadas de metal, possivelmente semicondutor em uma camada semicondutora).

Um capacitor pode ser composto de dois materiais condutores com uma fina camada isolante no meio (semelhante à porta de um mosfet, mas maior).

O problema com resistores e capacitores é que não há uma boa maneira de gerar valores grandes em um CI. Freqüentemente, um resistor ou capacitor pode acabar ocupando a mesma área que muitos transistores. Geralmente é mais barato em termos de área de silício usar um transistor especial em vez de um resistor.

Não, também existem diodos, resistores, capacitores e indutores e talvez outros também.

Mas como componentes adicionais como diodos, capacitores etc. são adicionados à CPU?

Bem, você pode fazer quaisquer componentes electrónicos a partir unicamente de silício .

O silício tem características interessantes. O silício dopado é um semicondutor , o que significa que ele pode produzir resistores , porque qualquer condutor normal tem resistência. Pode até ser usado como fios, embora não seja muito eficiente. Na prática, o polissilício será usado , por exemplo, os chips 8087

... consiste em uma pequena matriz de silício, com regiões do silício dopadas com impurezas para fornecer as propriedades semicondutoras desejadas. No topo do silício, o polissilício (um tipo especial de silício) formava fios e transistores. Finalmente, uma camada de metal na parte superior conectou os circuitos

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

Juntar semicondutores NP forma um diodo , porque essa é a estrutura dos diodos. Juntar PNP ou NPN produz transistores . Ao combinar com o oxigênio, ele se torna dióxido de silício, que não conduz mais e pode ser usado para fazer a área ao redor dos fios e elementos condutores.

Os capacitores também são muito fáceis de criar, apenas um isolador (dióxido de silício) como dielétrico entre duas placas condutoras (silício).

Com transistores, resistores e capacitores, você pode fazer um opamp que pode ser usado para simular um indutor sem bobina, com menos área consumida do que uma bobina de indução real. Legal, não é?

Acima é uma das formas de criar uma indutância simulada. Você pode encontrar mais maneiras de fazer isso nas referências abaixo

• Conversor de impedância geral
• Por que os amplificadores operacionais substituem os indutores (L) nos filtros ativos?
• Criar um indutor de potência flutuante simulado usando amplificadores de operação padrão
• Indutância simulada
• Simulação de indutância usando opamps, filtros de segunda ordem, aproximação de Butterworth

Obviamente, se você precisar de mais indutância ou capacitância, poderá ainda precisar usar uma bobina ou capacitor externo separado.

Sim, o processador é feito inteiramente de transistores e fios.

Depende do que você quer dizer com "componente eletrônico" e "CPU". Se você restringir isso aos dispositivos semicondutores e à própria unidade de processamento, sim, uma CPU é feita de transistores.

Se você incluir E / S, terá alguns transistores de alta voltagem e diodos de fixação, além de células de proteção ESD (que podem usar transistores e / ou diodos). Se você permitir componentes passivos, terá fios feitos de metal ou polissilício. Obviamente, os diodos também podem ser produzidos a partir de BJTs.

Transistores e fios são os únicos componentes em muitos circuitos integrados, incluindo muitos chips de CPU.

Alguns microprocessadores têm outros componentes no mesmo chip que o processador.

Se você incluir o chip inteiro, poderá ter vários componentes analógicos: diodos para medição de temperatura, conversores analógico para digital, reguladores de tensão LDO, osciladores de cristal, amplificadores sensoriais para memória e (talvez o mais comum) circuitos de reinicialização de inicialização . Eles usam componentes passivos. Os resistores são os mais comuns e vêm em muitos tipos diferentes:

• Polissilício - Baixa resistência, tolerância aceitável, também usada para fios
• N-poço - Alta resistência, terrível tolerância e tempco
• Difusão - Tipo medíocre
• Coisas estranhas como resistores tempco negativos

Os capacitores tendem a ser muito maiores que os resistores. Eles são feitos de pilhas de óxido de metal-semicondutor ou poli-óxido-poli. Você também pode usar a capacitância da junção PN ou a capacitância entre os fios paralelos em uma camada de metal.

Os indutores geralmente são grandes demais para serem usados ​​em qualquer um dos circuitos de frequência mais alta (> 1 GHz). Eles são feitos de espirais de metal.

Também existem transistores extra-especiais, como o tipo usado na memória flash e na DRAM. Definitivamente, eles estão em uma classe própria.

Não existe um componente como o "transistor ideal" no mundo real. Um transistor também é um resistor, um capacitor, alguns diodos, um diodo Zener de baixa tensão, etc. Todos esses efeitos colaterais participam do trabalho da CPU, mesmo que alguns deles sejam indesejados (elementos parasitas).

Portanto, a CPU não pode ser feita a partir de "transistores ideais", mas os transistores do mundo real podem ser substituídos por outros elementos necessários. No entanto, em alguns casos, isso não é ideal, pois os resistores ou capacitores dedicados são mais simples e têm melhor desempenho.