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
-
40岁C罗凭什么被萨哈称为“最完美机器”?退役后必成GOAT!! 就在C罗率葡萄牙国家队冲击欧国联决赛之际,曼联旧将萨哈的一番言论引爆全球球迷热议。这位曾与C罗并肩作战的传奇前锋直言:“C罗仍然是葡萄牙最重要的球员,他退役后必将成为历史最佳(GOAT)!”一、萨哈的“神预 ... 机械之最04-02
-
八下物理简单机械之杠杆知识点总结一 简单机械,虽然结构简单,但却充满智慧,人们在长期的生产生活经验积累中,创造了很多简单机械,一些简单机械一直沿用至今,杠杆是其中较有代表性的一种。杠杆(图片来自网络)⒈认识杠杆。⑴杠杆的定义:在力的作用下 ... 机械之最04-01
-
机械美学:从哈雷到凯旋,百年发动机进化史(基本知识) 机械美学:从哈雷到凯旋,百年发动机进化史摩托车发动机不仅是动力的心脏,更是工业美学的具象化表达。从哈雷的V型双缸到凯旋的平行双缸,百年进化史中每一处齿轮咬合、气门开闭都凝结着机械与艺术的共振。本文将以 ... 机械之最04-01
-
大罗谈生涯最凶残被铲:对方鞋钉长到像穿高跟鞋,走路像机械战警 直播吧3月27日讯 大罗接受采访谈到职业生涯遭遇的恐怖经历,在那场比赛他遭遇一次暴力铲球,对方球鞋鞋钉巨长宛如“高跟鞋”,大罗描述对手走路姿势为“机械战警”。大罗:“我见过的最狠毒铲球之一就是这次。那天在 ... 机械之最03-28
-
燕山大学的王牌专业——机械工程,中等生的不二之选 我是两江综笃,在教育行业奋斗二十多年,对专业、院校的填报有自己的见解。关注我不迷路。 以下是正文:一、专业概况:底蕴深厚的行业标杆1.1 历史沿革与学科地位燕山大学机械工程学院的历史最早可追溯到 1958 年, ... 机械之最03-27
-
尼康相机创造过哪些“世界之最”?——众通社影像 【众通社影像按】第一、第一台最 “长寿” 的相机系统:F 卡口(64 年不退役)1959 年,尼康 F 卡口随初代单反 Nikon F 诞生,其内径 44mm、法兰距 46.5mm 的规格,在当时被视为 “过度设计”。但正是这份前瞻性,让 ... 机械之最03-23
-
各类轴体,75~98键,哪种机械键盘更适合你?自用百元键盘推荐 本内容来源于@什么值得买APP,观点仅代表作者本人 |作者:亦心之心我大概是从2023年开始,入了机械键盘的坑。零零总总入了不少机械键盘。这些键盘有些是三模的,有些是单模的,不同的轴体,不同的灯光效果,不同的 ... 机械之最03-22
-
哪个品牌机械手表最耐用 手表耐用与否跟手表的功能和手表佩戴人有关,再坚固的手表,像我之前写的一篇文章介绍的暴发户一样,把劳力士放火锅煮,也是不耐用的,所以不能笼统说哪个品牌耐用不耐用,但从总体上分析,以下这些是耐用的机械手表 ... 机械之最03-18
-
机械之美,齿轮运转,动力无限! 发明差速器的人真是太伟大了,因为没有差速器,所有的汽车将无法实现安全的转弯。当汽车转弯时,内侧车轮路径比外侧车轮路径短,因此外侧车轮必须在相同的时间内走比内侧车轮更长的距离,这意味着外侧车轮需要转的更 ... 机械之最03-13
-
标题:《探秘世界“巨无霸机械”:工业奇迹的力量与震撼》 正文:在人类科技发展的长河中,那些体型巨大、功能强大的“巨无霸机械”宛如工业文明的璀璨明珠,它们以令人惊叹的规模和卓越的性能,改变着我们的世界。今天,就让我们一同走进这些机械巨兽的世界,感受它们带来的 ... 机械之最03-13
相关文章
- 标题:《探秘世界“巨无霸机械”:工业奇迹的力量与震撼》
- 学机械,这9所大学重点考虑!
- 机械仪表最好看
- 机械魅力:解锁机械结构设计的艺术之美✨
- 钢铁丛林中的机械美学狂想曲
- 机械专业最具潜力的六个岗位,前景好,薪资高
- 为啥好多网友说乾隆就是一台冰冷的政治机器?网友回答道出真相
- 祖冲之:古代中国的数学巨匠与科学先驱
- “机械,最好找工作的专业之一”,山东二本,4个机械男,毕业8年
- 太重1300吨桥式起重机荣获2024年重型机械世界之最科技成果
- 又一项世界之最→太重集团1300t桥式起重机
- 又一殊荣 太重1300t桥式起重机荣获2024年重型机械世界之最科技成果
- 全省唯一!“洛阳制造”再添世界之最
- 经开快讯丨中国重型院项目荣获2024年重型机械世界之最科技成果
- 经开区企业快讯丨中国重型院项目荣获2024年重型机械世界之最科技成果
- 中信再添一“世界之最”中国造“世界最大球团回转窑”获官方认定
- 英国工程师:中国最让我“心塞”的,就是把顶尖机械卖成白菜价!
- 闻香识豆:科学如何赋予罗布斯塔咖啡豆新魅力
- 大国重器,3款世界最大机械,中国制造不输德国
- 盘点工程机械创造的,十大世界吉尼斯纪录!