系统封装教程（怎么做系统封装）

在构件图中，将系统中可重用的模块封装成具有可替代性的物理单元，称之为构件，它是独立的，在一个系统或子系统中的封装单位，提供一个或多个接口，是系统高层的可重用的部件。

构件图在UML中，通过一个矩形表示一个构件，构件的名称位于矩形内部，左侧两个小矩形代表构件的接口。

老师好，帮我发送一个下载链接，想用用你封装的系统，谢谢你了！

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一个方法降低系统的过度设计，让程序员更开心的工作，开发效率提升3倍。

提升软件系统的可扩展性需要做到：正确的预测变化和完美的封装变化。

预测变化，比较玄学，没有通用的标准，属于智者见智仁者见仁，靠架构师的经验和自觉。

怕就怕在架构师尽可能多的针对每个变化点都进行扩展，造成严重的过度设计，那么怎么才能减少过度设计呢？请看方法论和原则。

上中下策方法论：

把可能性大的变化点一一罗列出来，分维度打分。维度包括：可能性大小？长期还是短期会变化？如果发生变化，目前的组织和系统要花多大成本适应变化？

经过上面分析后给出上中下策的设计方案：下策一般考虑的变化少，短视，但迅速，修改小，立竿见影；上策一般看重远期，但成本高很高，也很可能预测不中。

如果决定采用下中策，之前预测的变化发生了，系统修改为中上策的代价有多大。如果代价小，那可以放心采用下策或中策；如果代价大，可上策当前的代价又真的不可接受，那重新分析和设计方案。

结论：

设计的时候考虑可扩展性，但如果评估后发现可扩展性设计的代价太大，那就暂时不做，等到真的有需求时再重构。

过早考虑可扩展性，很多通用性和抽象都是推测的，等到真的要落地了，很可能发现事实并非如此。

原则：

KISS（Keep It Simple, Stupid!）

架构师系列文章，程序员瓶颈突破架构师➕架构设计的理论与实践。

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在东北每年有5-6个月采暖器，取暖费大几千，可否利用5-10块显卡组成一套计算系统，封装在类似新风系统一样的外壳中，从室外抽冷风经过显卡加热后给室内供暖。显卡工作时的算力可用来做其他事情，这样说不定还能赚到钱。

工业互联网操作系统开发框架

1.基于微服务架构的开发方式大幅提升工业App开发效率

基于微服务的开发方式支持多种开发工具和编程语言，并通过把通用功能进行模块化封装和复用，加快应用部署速度，降低应用维护成本。例如，GEPredix平台基于微服务提供资产绩效管理、运营优化、资产建模、数据获取等180多种微服务供开发者调用，简化了部署应用程序开发、部署与运维的复杂性。IBM Bluemix平台推出可用于微服务开发的软件工具，例如，IBM MQ Light for Bluemix 提供灵活、易于使用的消息传递机制，IBM Bluemix DevOps Services则帮助用户降低部署和运维应用程序的难度。此外，西门子MindSphere、航天云网INDICS、寄云NeuSeer等平台也都通过微服务架构，帮助用户快速构建个性化应用程序。

2.基于图形拖曳开发方式有效降低工业App开发门槛

基于图形拖曳开发方式降低了对开发人员编程基础、开发经验的要求，使其可以专注于功能设计，从而降低应用开发的门槛。例如，PTC ThingWorx 平台基于Thing Worx Foundation,为开发人员提供模型驱动的应用程序开发服务，开发人员无须使用编写代码，即可连接所有的ThingWorx组件。使用拖曳工具就可以开发高质量、可扩展的

应用程序，相比于传统方式能减少10倍的开发时间。SAPCloudPlatform通过Fiori、BUILD、WebIDE等预制开发工具，支持基于图形拖曳开发方式。用户通过使用这些工具可进行轻量级云端开发，无须后台任何定制，就可实现应用的快速上线，将开发时间从几个月缩短到几周。

3.新型架构催生以工业App为核心的新型应用体系基于统一平台架构开发全新的原生云应用成为工业App构建的主流选择，这类原生云能够提供最优的可扩展性，降低App的开发、部署和应用门槛，更快地满足市场需求。PTCThingWorx平台提供了Navigate、 Controls Advisor、 Production Advisor、 Asset Advisor、 Flow等原生云应用，支持数据快速集成、PLC快速连接、数据可视化、设备监控等功能的开箱即用。传统工业软件SaaS化依然是工业App构建的重要方式，新型架构和集成技术为传统软件快速云化构建了技术基础。ANSYS公司发布仿真计算云平台ANSYS Engterprise Cloud,实现仿真工程计算能力快速扩展，打破本地计算能力的物理资源上限。SAP公司将原有ERP软件按照功能解耦为财务、流程、人力、

销售等多个模块，打造S/4HANA 软件套件，实现灵活的功能组合与应用的快速部署，并基于统一的云基础环境，实现灵活的计算资源配置。

3D封装

在3D IC封装中，逻辑裸片堆叠在一起或与存储裸片堆叠在一起，无需构建大型的片上系统（SoC）。裸片之间通过有源中介层连接。2.5D IC封装是通过导电凸块或TSV将元件堆叠在中介层上，3D IC封装则将多层硅晶圆与采用TSV的元件连接在一起。

硅通孔技术是2.5D和3D IC封装中的关键使能技术，半导体行业一直使用HBM技术生产3D IC封装的DRAM芯片。#半导体#

芯片制造工艺流程

芯片一般是指集成电路的载体，也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果，通常是一个可以立即使用的独立的整体。如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏，那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。

那么要想造个芯片，首先，你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry (外包的晶圆制造公司)；A, B 是输入, Y是输出；其中蓝色的是金属1层，绿色是金属2层，紫色是金属3层，粉色是金属4层。那晶体管(“晶体管”自199X年以后已经主要是 MOSFET, 即场效应管了 ) 呢？

仔细看图，看到里面那些白色的点吗？那是衬底，还有一些绿色的边框？那些是Active Layer (也即掺杂层)。

Foundry是怎么做的呢? 大体上分为以下几步:

首先搞到一块圆圆的硅晶圆, (就是一大块晶体硅, 打磨得很光滑, 一般是圆的)：

1、湿洗(用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)；

2、光刻(用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )；

3、 离子注入(在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.)；

4、蚀刻

4.1、干蚀刻(之前用光刻出来的形状是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉，或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构，这一步进行蚀刻).

4.2、湿蚀刻(进一步洗掉，但是用的是试剂， 所以叫湿蚀刻)—— 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦，但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复地做，以达到要求。

5、等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片)

6、热处理，其中又分为：

6.1 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好地被启动以及热氧化)

6.2 退火

6.3 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )；

7、化学气相淀积(CVD)，进一步精细处理表面的各种物质；

8、物理气相淀积 (PVD)，类似，而且可以给敏感部件加coating；

9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要。

10、电镀处理；

11、化学/机械表面处理；

12、晶圆测试；

13、晶圆打磨好就可以出厂封装了。

再通过图示来一步步看

1、上面是氧化层, 下面是衬底(硅)——湿洗；

2、一般来说, 先对整个衬底注入少量(10^10 ~ 10^13 / cm^3) 的P型物质(最外层少一个电子)，作为衬底——离子注入；

3、先加入Photo-resist, 保护住不想被蚀刻的地方——光刻；

4、上掩膜！(就是那个标注Cr的地方。中间空的表示没有遮盖，黑的表示遮住了。) —— 光刻；

5、紫外线照上去，下面被照的那一块就被反应了——光刻；

6、撤去掩膜——光刻；

7、把暴露出来的氧化层洗掉, 露出硅层(就可以注入离子了)——光刻；

8、把保护层撤去. 这样就得到了一个准备注入的硅片. 这一步会反复在硅片上进行(几十次甚至上百次)——光刻；

9、然后光刻完毕后, 往里面狠狠地插入一块少量(10^14 ~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物质就做成了一个N-well (N-井)——离子注入；

10、用干蚀刻把需要P-well的地方也蚀刻出来，也可以再次使用光刻刻出来——干蚀刻；

11、上图将P-型半导体上部再次氧化出一层薄薄的二氧化硅—— 热处理；

12、用分子束外延处理长出的一层多晶硅，该层可导电——分子束外延；

13、进一步的蚀刻，做出精细的结构。(在退火以及部分CVD)—— 重复3-8光刻 + 湿蚀刻；

14、再次狠狠地插入大量(10^18 ~ 10^20 / cm^3) 注入的P/N型物质，此时注意MOSFET已经基本成型——离子注入；

15、用气相积淀 形成的氮化物层 —— 化学气相积淀；

16、将氮化物蚀刻出沟道——光刻 + 湿蚀刻；

17、物理气相积淀长出 金属层——物理气相积淀；

18、将多余金属层蚀刻。光刻 + 湿蚀刻重复 17-18 次长出每个金属层。

最终成型大概长这样:

其中，步骤1-15 属于 前端处理 (FEOL)，也即如何做出场效应管。步骤16-18 (加上许许多多的重复) 属于后端处理 (BEOL)，后端处理主要是用来布线。最开始那个大芯片里面能看到的基本都是布线！一般一个高度集中的芯片上几乎看不见底层的硅片，都会被布线遮挡住。