机械灵魂,电子之芯到底是什么?
这两年,芯片成为了非常热门的话题,成为了全民关注的焦点。随着众多新闻报道和自媒体的科普,芯片这个原本看似神秘的东西,也逐渐被人所熟知。
其实,在日常生活中,人们几乎每天都在接触芯片,大部分时间都在和芯片做交互,然而人们却并没能感知到它。例如,我们日常使用的手机、电脑、家电里面都会带有芯片,正是芯片赋予了这些电子产品生命力。所以,想了解我们日常生活的电子产品,我们最先要了解的就是芯片。
那么,芯片到底是什么呢?
想知道芯片,就需要先理解半导体和集成电路这两个概念。
半导体是一类材料的总称,是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而【硅】是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。
集成电路,是用半导体材料制成的微型电子器件或部件,它需要采用一定的工艺把晶体管、电容器、电阻器、电感器、二极管等元器件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。
芯片,则是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品,所以大部分人都会将芯片等同理解为集成电路。

芯片
晶体管,是芯片中最基本的元器件之一,主要用于放大、开关和控制电流,通过放大电流实现信号放大。
电容器,主要功能是储存电容量,常用于滤波、耦合、能量存储等。这里面,滤波是指过滤电路中不必要的噪声和频率,耦合则是指将电路信号传递到另一个电路。
电阻器,是用于控制电流流动,用于限制电流、分压、稳定电路,通过控制电流的大小,防止电流过大损坏电子元件或电路,满足特定的电路要求。
电感器,主要作用是通过产生磁场来储存电能,当电流通过电感器时,会在线圈周围产生一个磁场,使电感器储存电能,同时抵抗电流的突然变化。
二极管,主要用于控制电流的方向,让电流可以在一个方向上流动,从而阻止其在另一个方向流动。如果允许电流通过时,电路则连接,不允许电路通过时,电路则断开。
除了这些基本元器件之外,在一些芯片里还会带有功能性元器件,例如传感器元器件、存储器元器件、时钟元器件、输入输出接口元器件、开关元器件、变压器、陀螺仪等,每种元器件都有其特定的功能和应用场景。
在众多元器件里,晶体管是最核心的元器件。在一枚小小的芯片里,往往集成了数亿、数十亿个晶体管,这些晶体管比一根头发丝还要细小,用以实现芯片的运算功能。单个芯片上集成的晶体管数量越多,则芯片的性能越强,运算能力越高。由于芯片的大小是有限的,所以如何减小晶体管体积,尽可能多地在芯片上增加晶体管数量,提升芯片的性能,便成了芯片技术攻关的重中之重。
如果芯片里的晶体管之间的间距越小,便意味着可以集成的晶体管就越多,芯片的结构就越复杂,对应的芯片就具有越强的性能和越低的功耗。晶体管的间距常用纳米来表示,1纳米等于10亿分之1米,如果一个芯片里晶体管间距为10纳米的话,那么这个芯片就可称为“10纳米工艺”制程的芯片,制程越先进的芯片,芯片性能也越好。

晶体管
在我们日常生活中接触到的电子设备里面,都会存在若干个电路板,而电路板上会有一些小小的黑色方块,这些方块便是芯片了,也正是这些数量众多的芯片,才赋予了电子产品显示出来的功能。
可以说,芯片是所有电子设备的核心,想要了解一个电子设备,就必须要从了解它的芯片开始。像我们日常生活中用手指在手机屏幕上滑动,便能在手机上打开一个又一个的应用,实现我们想要的操作,这背后都是手机里芯片接收到指令后向我们展示的成果。
目前,世界上最先进的芯片制程是3nm的芯片,制程越先进,制作成本也就越高,14nm工艺制程芯片的流片成本约为300万美元,而7nm工艺制程制造芯片的流片成本就要3000万美元了,整整翻了10倍。
现在,知名的芯片制造商,例如台积电和三星,都在积极研发1nm甚至1nm以下制程技术的芯片。根据行业专家的预测,1nm工艺制程的芯片最快可能在2027年试产,在2028年实现量产。
未来,随着科技的发展,芯片可能将不再单纯只有硅晶圆一种材料,可能会是通过其他新材料做成的,甚至在结构上会有新的变化,进而实现更高的集成度和性能,例如二维材料、三维堆叠、量子计算等等。
可以说,芯片为现在的世界实现了无数的可能。在未来的世界里,芯片也会带来更多未知的惊喜。
大家都在看
-
纪录片《广济沧海》:何以济沧海、通天下 广东因海而生、因商而兴、因开放而盛。大型纪录片《广济沧海》以“渡沧海、通四方、鉴文明、利天下”为叙事骨架,从汉代海上丝绸之路的雏形,到唐代“广州通海夷道”的鼎盛,从明清十三行的繁盛与局限,到改革开放的 ... 机械之最10-25
-
把长征精神铺在戈壁钢轨上 在甘肃省白银市平川区戈壁滩上,包兰铁路红会支线,矗立着全国唯一以“长征”命名的火车站。五十余载岁月流转,这座戈壁二等站,把红军远征的红色记忆,铺进钢轨枕木之间,一代代铁路人在这里,走出属于自己的新时代 ... 机械之最10-25
-
工程塑料选型:ABS、PA、PC、POM、PEEK,到底怎么选不踩坑? 学机械做结构设计,绕不开一件事——选材料。同样一个零件,用错了塑料,轻则表面发花、变形翘曲,重则开裂、失效、整批退货。而在众多工程塑料里,出镜率最高的就是ABS、PA、PC、POM、PEEK这五种。它们价格从一万多 ... 机械之最10-24
-
九十年,山河续写长征 中新网北京10月22日电 长风未老,征旗如新。90年前,一支队伍用脚步丈量出一个国家的命运;90年后,同一片山河,正被另一种方式重新丈量。从赣南的渡口到黔北的青砖小楼,从乌江的险滩到金沙江的激流,从松潘草地的 ... 机械之最10-24
-
31岁男子连吃一大把鸡翅躺进ICU:以为是急性胃肠炎,突然睁不开眼、抬不起头,只能靠呼吸机维持体征;警惕:出现这些信号别在家等 近日,31岁的陈先生将一面锦旗送到同济医院重症医学科。一个月前,他因头晕、腹痛就医,病情随后迅速进展为进行性肌无力与呼吸衰竭,一度睁不开眼、抬不起头,连呼吸都要依靠机器支持。经同济医院重症医学科与多学科 ... 机械之最10-24
-
老本再战!2017 年笔记本装 Win10 22H2,10 + 默认设置逐个优化 这台机器是2017年买的,i5-7200U,8G内存,原装1T机械盘,去年换了块240G的固态。上个月翻出来重装,装的还是Win10 22H2。微软2025年10月14日停了Win10支持,22H2是最后一个版本,消费者版的扩展安全更新(ESU)能续 ... 机械之最10-24
-
最致命的时代悖论:机器越高效,人类越难活! 很多人从小听过一句话:科技进步解放人力,机器替代重复劳动,未来人们会工作更轻松、生活更幸福。但现实恰恰相反。如今自动化设备、人工智能、智能算法越来越普及,各行各业效率翻倍提升,可绝大多数普通人的生活、 ... 机械之最10-24
-
从“天价二手”到“全球七成”:中国盾构机如何掘开一条自主之路 盾构机,人称“工程机械之王”。它在地下几十米深处一次性完成开挖、支护、出渣、衬砌,是地铁、隧道、水利工程的核心装备。但就在二十多年前,这个“王”并不属于中国。那时一台进口盾构机动辄数千万元甚至上亿元, ... 机械之最10-24
-
双11平板选购攻略:华为MatePad全系盘点,千元档到旗舰全覆盖 双11数码换新季又到了。放在五年前,平板还常被调侃是"买前生产力,买后爱奇艺";这话现在不太成立了。华为把PC级应用生态、电脑级的窗口交互和键盘手写笔这一整套外设搬上平板之后,"用平板干活"从 ... 机械之最10-23
-
特稿丨创新驱动 开放赋能——海外人士解读中国经济“三季报” 新华社北京10月20日电 特稿|创新驱动 开放赋能——海外人士解读中国经济“三季报”新华社记者钟雅 邓茜中国国家统计局19日发布数据显示,今年前三季度,中国国内生产总值(GDP)同比增长4.6%,国民经济顶住压力保持 ... 机械之最10-23
相关文章
- 从“天价二手”到“全球七成”:中国盾构机如何掘开一条自主之路
- 激光切割功率 BPP 精度怎么看,钣金加工避坑干货分享
- 双11平板选购攻略:华为MatePad全系盘点,千元档到旗舰全覆盖
- 西班牙媒体:很多动物都有幽默感
- 热水器不用时,要不要拔掉电源?听完电工师傅说完,恍然大悟
- 特稿丨创新驱动 开放赋能——海外人士解读中国经济“三季报”
- 科普创作提速,莫失严谨本心
- 华五之下最能打的就业之王——华中科技大学到底香在哪、卡在哪?
- 3Blue1Brown:现在正是学习数学的最佳时机
- 制氧机评测:10款便携与台式实测对比,差旅缺氧到底怎么选不踩坑
- 工业化赋能装饰革新,智能建造点亮家装好房子
- OpenAI三款新模型被扒,Fable 5.5都快来了,憋半天就这?
- “张雪机车”赢一次或许是运气,赢六次呢?
- 国际络病学大会论坛 中医药 "化痰止咳" 直击气道黏液高分泌引关注
- 陕西“追光”锻造新质生产力
- 惟楚有材斯为盛 弦歌不辍贯古今——从千年岳麓书院到百年湖南大学
- 把咖啡机器人卖到全球75国,宣称有门店4个月回本!头部厂商讲述出海“生意经”
- 韩国总统40年全落难, 李在明硬拆检察厅, 真能打破魔咒?
- 中国制造从“我会做”走到“我懂你日子怎么过” 外贸向技术、方案、服务出口升级
- 优缺点对比!电子快门与机械快门有何区别?
热门阅读
-
天下第一暗器暴雨梨花针,传说中的唐门暗器做出来了 07-13
-
汽车投诉排行榜前十名汽车 问题最多的就是这些车 07-13
-
世界上最牛挖掘机,甚至可以挖穿一座城市 11-05
-
世界最大核潜艇制造厂,产量远超中美法 11-20
