トランジスタはCPU上の唯一の電子部品ですか？

私は最近CPUについて読んでいて、CPU上のすべての論理ブロックとメモリはトランジスタで作成できることを知りました。CPU上の唯一の電子部品ですか？

編集（最初の2つの回答の後に 作成）：ただし、CPUの作成は、トランジスタ図の投影についてのみ説明します（それが主要な部分である可能性があります）。しかし、ダイオード、コンデンサなどの追加コンポーネントはCPUにどのように追加されますか？

論理ブロックとメモリは、トランジスタのみで構成できます。重要な質問は、CPU上のすべての回路が論理ブロックとメモリであるか、または他に何かありますか？

答えは、常に他の回路がいくつかあるということです。ここではいくつかの例を示します。

• ESD保護回路は、多くの場合、ダイオードと抵抗を使用します
• 内部バイパスコンデンサ：実際には、これらはトランジスタゲートからのみ作成できますが、多くの場合、金属層にも作成されます。
• 通常、内部LDOレギュレータ、バンドギャップリファレンス、パワーオンリセットコンパレータなどのアナログブロックは、トランジスタ間にいくつかの抵抗を使用して実装するのが最適です。これらのケースのいくつかでは、抵抗を取り除き、100％のトランジスタを使用することも可能かもしれませんが、必ずしも最適ではありません。
• 内部発振器は、インダクタ-コンデンサ（LC）タンク回路を使用する場合があります（ただし、インダクタは非常に大きいため、現代の汎用CPUではコスト効率が良くありません）。
• 等

CPUはステップ（注入、リソグラフィ、エッチング、材料の堆積）で作成されます。特定の方法でステップとレイヤーを設計すると、CMOSのカップル（左側のN型MOSFET、右側のP型MOSFET）が得られます。これは、インバーターを作成し、ロジック全体を起動して、最終的にすべてのCPUロジックブロック。

しかし、CPUには、ESDやメモリの統合などのために、他の種類のデバイスが必要です。そのためには、別の方法で層を設計し、抵抗を得ることができます（ポリシリコン層またはドープされた基板を使用）。

これが、プレーナーICテクノロジーを破壊的なアイデアにした理由の核心です。簡単なステップから（ほぼ）何でも構築できます。

CPUのコンポーネントの大部分はトランジスターですが、他のコンポーネントも作成できます。

ダイオードは、PN接合、または半導体に適切なレベルのドーピングを施した金属半導体接合から作成されます。

抵抗器は、材料の長いストリップ（金属層の1つに金属、半導体層に半導体の可能性がある）から作成できます。

コンデンサは、薄い絶縁層を挟んだ2つの導電性材料で構成できます（MOSFETのゲートに似ていますが、より大きくなります）。

抵抗とコンデンサの問題は、ICで大きな値を作成する良い方法がないことです。多くの場合、抵抗またはコンデンサは、多くの多くのトランジスタと同じ面積を占めることになります。抵抗の代わりに特殊なトランジスタを使用する方が、シリコン面積の点でより安価な場合がよくあります。

いいえ、ダイオード、抵抗器、コンデンサー、インダクターなどもあります。

しかし、ダイオード、コンデンサなどの追加コンポーネントはどのようにCPUに追加されますか？

さて、シリコンだけであらゆる電子部品を作ることができます。

シリコンには興味深い機能があります。ドープされたシリコンは半導体です。つまり、通常の導体には抵抗があるため、抵抗器を作成できます。非常に効率的ではありませんが、ワイヤとして使用することもできます。実際には、ポリシリコンが使用されます、たとえば8087チップ

...小さなシリコンダイで構成されており、シリコンの領域に不純物がドープされており、必要な半導体特性を実現しています。シリコンの上に、ポリシリコン（特殊なシリコン）がワイヤとトランジスタを形成しました。最後に、上部の金属層が回路を配線しました

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

一緒にNP半導体を置くことになりダイオードをそのダイオードの構造だから、。PNPまたはNPNを組み合わせると、トランジスタが作成されます。酸素と結合すると、二酸化ケイ素になり、これはもはや伝導せず、ワイヤーおよび伝導要素の周りの領域を作るために使用できます。

コンデンサも非常に簡単に作成できます。2つの導電性プレート（シリコン）間の誘電体として絶縁体（二酸化シリコン）を作成するだけです。

トランジスタ、抵抗、コンデンサを使用すると、実際の誘導コイルよりもさらに少ない面積で、コイルなしでインダクタをシミュレートするために使用できるオペアンプを作成できます。かっこいいですね。

上記は、シミュレートされたインダクタンスを作成する方法の1つです。以下の参考文献でそれを行うためのより多くの方法を見つけることができます

• 一般的なインピーダンス変換器
• オペアンプがアクティブフィルタのインダクタ（L）を置き換えるのはなぜですか？
• 標準オペアンプを使用してシミュレートされたフローティングパワーインダクタを作成する
• シミュレートされたインダクタンス
• オペアンプ、2次フィルター、バターワース近似を使用したインダクタンスシミュレーション

もちろん、より多くのインダクタンスまたはキャパシタンスが必要な場合は、別の外部コイルまたはコンデンサを使用する必要があります。

はい、プロセッサは完全にトランジスタとワイヤで構成されています。

「電子部品」と「CPU」の意味に依存します。それを半導体デバイスと実際の処理ユニット自体に制限すると、はい、CPUはトランジスタでできています。

IOを含めると、いくつかの高電圧トランジスタとクランプダイオードに加えて、ESD保護セル（トランジスタやダイオードを使用できる）があります。受動部品を使用できる場合、ワイヤは金属またはポリシリコンでできています。もちろん、ダイオードもBJTから作成できます。

トランジスタとワイヤは、多くのCPUチップを含む多くの集積回路上の唯一のコンポーネントです。

一部のマイクロプロセッサには、プロセッサと同じチップ上に他のコンポーネントがあります。

チップ全体を含めると、温度測定用のダイオード、A / Dコンバータ、LDO電圧レギュレータ、水晶発振器、メモリ用のセンスアンプ、および（おそらく最も一般的な）パワーオンリセット回路など、任意の数のアナログコンポーネントを使用できます。 。これらは受動部品を使用します。抵抗器は最も一般的であり、多くの異なるタイプがあります。

• ポリシリコン-低抵抗、大丈夫公差、ワイヤにも使用
• N-well-高抵抗、ひどい耐性と温度係数
• 拡散-ちょっと普通
• 負の温度係数のような奇妙なもの

コンデンサは抵抗よりもはるかに大きくなる傾向があります。それらは、金属酸化物半導体スタック、またはポリ酸化物ポリで作られています。また、PN接合容量、または金属層の並列配線間の容量を使用することもできます。

通常、インダクタは大きすぎて、最高周波数の回路（> 1 GHz）以​​外では使用できません。それらは金属のらせんから作られています。

フラッシュメモリやDRAMで使用される種類のような特別なトランジスタもあります。それらは間違いなく独自のクラスです。

現実の世界では、「理想的なトランジスタ」のようなコンポーネントはありません。トランジスタは、抵抗、コンデンサ、ダイオード、低電圧ツェナーダイオードなどでもあります。これらの副作用はすべて、不要なもの（寄生素子）がある場合でも、CPUの動作に関与します。

したがって、「理想的なトランジスタ」からCPUを作成することはできませんでしたが、実際のトランジスタを他の必要な要素に置き換えることができます。ただし、場合によっては、専用の抵抗またはコンデンサの方が簡単で、性能が向上するため、これは最適ではありません。