理论上是可以的。但是，我将其描述为几乎不可能。

在制造硅芯片时，您的晶圆上有一定的缺陷密度。通常，中心的芯片很好，边缘的缺陷较多。这通常不是什么大问题：假设您在一个晶圆上有 1000 个单芯片和 20 个缺陷，这是由工艺变化、晶圆上的颗粒等引起的。您最多会损失 20 个芯片，即 2%。

如果你在这个晶圆上制造一个芯片，你将损失 100%。芯片越大，您的产量就越小。

我在半导体行业工作，还没有看到所有芯片都功能齐全的晶圆。现在我们有非常高的产量数字。但仍然：晶圆上有缺陷。

另一件事是：并非计算机中的所有组件都可以在硅芯片上制造。例如，用于 DC/DC 调节器的线圈不能在芯片上实现。芯片上的电感器非常痛苦。它们通常仅适用于 > 1 GHz 的变压器，用于信号耦合等。具有几个 nH 甚至 uH 的功率电感器是不可能的 (tm)。

另一个缺点是多种技术。CPU 通常采用非常小的 CMOS 技术来实现高晶体管集成度。但是，假设耳机输出必须驱动 32 欧姆耳机。使用7 nm FinFET技术制造耳机放大器并不理想。相反，您使用频率较低但电流能力较高的不同半导体技术。有许多不同的半导体技术用于制造单台计算机的所有芯片。

关于 DRAM 等存储器和闪存等非易失性存储器：这些也需要特定的技术。制造现代微控制器（板载 RAM 和 ROM 的处理器）的一个缺点是，半导体工艺在某种程度上受到这些控制器所需的内部闪存的限制。更强大的处理器通常没有板载程序存储器（除了一个非常小的掩码ROM，它包含引导加载程序）。

结合多个专用芯片仍然比试图将所有东西都放在一个芯片上要好。正如您已经说过的：使用现代 SoC，现在单个 IC 上有许多以前独立的组件。

然而，把所有东西都放在一个芯片上是

1. 不是很灵活
2. 由于较高的产量损失，成本效率不高
3. 从技术角度来看并不理想。

英特尔、AMD 等大型芯片公司能否在微芯片中生产出具有 CPU、芯片组、RAM、内存控制器的整台计算机？

请记住，您可能认为的一个硅晶片实际上可能是一个封装中的多个芯片。一个很好的例子是最新一代的 AMD Ryzen 9 CPU，它由多个“小芯片”组成，这些小芯片结合在一个封装中。AMD 这样做是为了提高产量和降低成本，但同样的方法可以用于在同一个封装中提供闪存、CPU 和 DRAM。

我还没有看到一个单一的参考资料，其中整台计算机内置在芯片本身内部，而不是将其模块化并分布在板上。

您所描述的是微控制器或片上系统。

许多微控制器和片上系统设备在一个芯片中具有非易失性存储、RAM、CPU 和外围设备。就功能而言，它们可与 1980 年代或 1990 年代初期的 PC 相媲美。

• 这些设备的 CPU 时钟频率在 10 到 100 MHz 范围内（与 80 和 90 年代 PC 中的 CPU 相当）。
• 闪存可能高达几 MB（相当于 1980 年代的硬盘）。
• RAM 可能高达 1MB 左右（与 1980 年代早期的 PC 相当）。
• ARM 或基于功率 PC 的芯片可能具有 MMU。Linux 可以在其中一些芯片上运行。

虽然从技术上讲不是一个芯片，但德州仪器为其 OMAP 手机处理器提供了一种称为“封装上封装”的技术。PoP 芯片是 BGA，其顶部具有焊盘，底部具有球。无需在 PWB 上将多个芯片彼此相邻放置，而是将 CPU、闪存和 DRAM 垂直堆叠在彼此的顶部。

另一项接近的技术是 Xilinx ZYNQ FPGA。只需 3 个芯片 + 电源即可获得运行 Petalinux 的系统。如果某些外围设备不符合芯片支持的可用 IO 标准之一，则它们还需要物理层收发器。

• 至少您需要添加一个闪存，以便启动芯片。然后，您可以将操作系统从闪存中拉出或通过网络加载。
• 有几 MB 可用的板载内存。但如果您想要更多，您可以添加高达 2 GB 的 DRAM 芯片。
• 它具有一个或两个运行在 600-700 MHz 范围内的 ARM CPU 内核，可以运行 petalinux。
• ZYNQ 芯片具有许多内置外围设备，例如以太网、USB、串口等。您唯一需要添加的是物理层收发器。
• 这些芯片具有一大块 FPGA 结构，可用于创建您需要的任何附加逻辑。
• 可以使用 FPGA 资源直接从芯片创建像 LVDS 视频这样的东西。

理论上，是的。过去已经讨论过晶圆级集成。

实际上，没有。DRAM 和闪存的制造工艺针对这些产品进行了定制和调整，因此存在正常逻辑不需要的额外工艺步骤。这些工艺步骤推高了晶圆上所有东西的成本。试图在越来越大的硅器件上集成越来越多的逻辑将导致每个器件的缺陷数量越来越多，这将增加对冗余和自我修复的需求。

寻找一种封装来可靠地支撑、连接和散发非常大的薄而脆的硅片的热量是另一个问题。

这没有任何意义。如果是这样，英特尔、ARM 和 AMD 就会这样做。

除了所有其他答案：我们有点到达那里，这是有道理的。

早期的计算机有用于缓存、图形、音频、总线控制器（PCI、AGP 等）、内存控制器、网络、串行/并行端口等的专用芯片。

今天，其中大部分都集成在 CPU 中。

看看现代 AMD Ryzen 主板，例如这个 Asrock Deskmini A300：

它几乎只提供连接器、RAM 插槽、存储和大量去耦电容器。您看到的少数芯片仅用于 I/O 材料（例如 Realtek 音频编解码器、以太网 PHY、ESD 保护、电平转换器等）、BIOS、风扇控制和电源调节。