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芯片是到底是怎么生产出来的?(一)

消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-18

报价宝综合消息芯片是到底是怎么生产出来的?(一)

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最近贸易战打的如火如荼,‘华为’、‘芯片’、‘核高基’这些概念又一次上了热搜,讨论热度绝不亚于去年的‘中兴制裁’。去年那会儿好多人就问‘芯片到底是怎么生产出来的,生产难度到底在哪儿?’直到今年华为事件爆发,好多人还是没搞明白。

网友们搞不明白芯片的生产过程,这很正常,因为就连计算机科班出身的工程师大多也不明白。芯片技术作为‘核高基’计划的重中之重,一直是工业体系皇冠上的明珠,是每个国家的国中重器(其实也不是每个国家啦,就几个超级大国而已)。说到这,你是不是觉得芯片很高阶,很复杂呢?

其实说复杂也不复杂,跟原子弹相比,那真是简单出几条长安街了。芯片的英文名是Chip,跟‘薯片’一个单词,看来发明芯片的老外也觉得它不复杂。芯片的学名是‘积体电路’,就是把一个设计好的电路拿‘缩小镜’缩小再缩小再缩小变成的东西。这么想,是不是觉得芯片也没有这么高大上了呢?

电路这玩意儿,大家上小学的时候都玩过,没玩过的话,自己的孩子在幼儿园总归玩过吧?拿一根铜线和一节电池,铜线的两个头分别插在电池的两端,这就是个电路(建议不要在家玩这个电路,会短路的)。

这个电路还可以点亮灯泡,还可以组成更复杂的串联电路和并联电路,加上电阻可以发热,加上电容可以储能。。。不能继续说了,已经有人看不懂了。

如果你上过大学,还碰巧是理工科的话,那你一定知道,前面提到的小学生玩的电路,现在基本上就只有小学生在使用,工业界已经不用了。那工业界用什么?对,半导体器件!记得本攻城狮第一次听说半导体这个称呼,还是在很小的时候。邻居拿来了一个收音机,他说这是新一代产品,里面是半导体,所以收音机才做的这么小。(上世纪60年代,收音机的别称就是半导体)。

半导体的神奇之处在于,它彻底改变了传统电路‘通电灯亮,关电灯灭’的工作方式,它是‘从左向右通电灯就亮,从右向左通电灯就灭’。

最简单的半导体是二极管,有两根腿儿连线其他电路。中间那一坨东西就是半导体的核心,一般是由特殊的化学元素组成的金属块,学名叫PN接面。名字不重要,重要的是你知道更精细更复杂的芯片,比如电脑的CPU,它的内部就是千万万万坨这种金属块。

稍微复杂的变形品种是三极管,有三根腿儿;二极管和三极管经过聪明的工程师的排列组合,变成了复杂的电路(比如收音机),有几十根腿儿。

二极管

三极管

数学或运算的电路

半导体的特性组成了哲学世界的基础‘是与非’或者‘黑与白’,人类世界恰恰是由若干个是与非的排列组合形成的。半导体也一样,从它被发明出来以后,技术就开始了真正的大爆炸,大量的‘是与非,1和0’组成了数字世界。

收音机的半导体组合

你一定已经猜到了,芯片的内部,就是这样的半导体电路组合,只是数目多一些,更细致一些。如果把英特尔的CPU拿显微镜(放大镜不够,必须显微镜)照一下的话,你会看到熟悉的一幕——

显微镜下的cpu

原理已经明白了,脑子就清爽了,剩下的就是‘体力活’了。下一篇,我打算讲讲这些电路是怎么被制作出来的。

2019-09-22 22:54:00

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