芯片主要由什么物质组成？

　　芯片是半导体元件产品的总称，也称为集成电路、微电路和晶片。它是人类进入智能社会后不可或缺的一块小型集成电路板。芯片的设计和制造是一个极其复杂的过程。即使在21世纪，也只有少数国家能够独立完成芯片的设计和生产。因为制造芯片不仅需要理论技术，还需要制造芯片的原材料!那么芯片主要是由什么物质组成的呢?

芯片组成

　　芯片的种类有很多种，如果按照产品划分的话可以分为两大类，分别是手机芯片和计算机芯片。两种芯片的物质组成大致相同，只是在结构上有些许差别。

　　计算机芯片包括电阻，电容，元件。计算机芯片实际上就是一种电子部件，在一块计算机芯片里，含有成千上万的电阻、电容和其它小部件。计算机中有许多芯片，存储器条上一块儿黑条就是芯片，主板、硬盘、显卡等等都有许多芯片， CPU也是一台电脑芯片，不过他比普通电脑芯片要复杂得多。

　　移动电话芯片一般指应用于移动电话通信功能的芯片，包括基带、处理器、协处理器、 RF、触摸屏控制芯片、记忆卡、无线 IC及电源管理 IC等。IC的一种分类手机芯片，是一种将许多电子元件集合在一起，以实现某一特定功能的硅片。电子设备是电子设备的重要组成部分，起到操作、储存作用。

　　手机和计算机的芯片原料都是晶片，芯片的成分是硅，硅是从石英砂中提取出来的。一块芯片由数百条微型电路板连接起来，体积非常小，充满了能产生脉冲电流的微电路。芯片内的大部分是半导体材料，大多数是硅基材料，里面的二极管、电容、电阻等等都是半导体做的。一种半导体是一种介于像铜这样易流过的导体与不能通电的橡胶一样的绝缘体之间的材料。用单晶硅片作为基底，再用光刻、掺杂、 CMP等工艺制成 MOSFET、 BJT等元件，再用薄膜及 CMP技术制成导线，即可完成芯片制造。

　　值得注意的是，晶片原料硅是原子晶体，不溶于水或盐酸，表面有金属光泽。晶片中含有硅，而晶片中所含硅的主要原料为硅片，将硅片制成晶片，再加入离子变成半导体后，便可制成晶片，在地球上，硅的储存量仅次于氧，主要表现为沙子由二氧化硅构成，所以硅还是最适合芯片制造的原料。不过地球上虽然有大量的硅储藏，但把硅从沙中提取出来的全过程要求极其精确，而且技术含量也很高。要制作芯片，首先要掌握行业内最顶尖的硅提取技术，芯片需要生产出高纯度的单晶硅，其纯度要比24 k纯金还要纯。这一步就能让众多人望而却步，可以想象一块芯片的制造有多困难。

引用：芯片主要由什么物质组成?-深圳宇凡微

手心上的元宇宙！神秘视频揭秘5nm芯片内部结构

来源：网络 编辑：Priscilla Emil

【新智元导读】一颗指甲盖大小的芯片，160亿个晶体管，16个计算单元，每秒钟能进行11万亿次运算。它的里面究竟是什么样子的？

你能想象到最精细的东西是什么？

是右刻「山高月小，水落石出」，左刻「清风徐来，水波不兴」的小小核雕吗？

还有更厉害的，民家艺术家可以在一粒米上雕刻出一幅国画，甚至是一首沁园春书法作品。

比它们更精细的呢？

是芯片。

苹果最新的M1芯片大小为120平方毫米，但是里面通过光刻机蚀刻出了160亿个晶体管。

众所周知，芯片制程的尺寸越小，在同一面积上放置的晶体管越多，性能越强，能耗越低。

这也是之前能够让芯片领域的摩尔定律保持将近50年的秘笈：芯片制程工艺已经从2001年的130nm，发展到了如今的5nm时代。

5nm的芯片内部究竟是什么样？

近日，网上一条视频为我们开了开脑洞。据说这是5nm芯片的内部构造。

一个个类似于摩天大厦的结构在一个神秘的空间里不断展开，细化，像是电影《星际穿越》为观众呈现的4.5维空间。

很难想象这样一个「元宇宙」居然都集成在一个指甲盖大小的硅片中。

不过视频下方很快就有网友指出，这个视频展现的与芯片内部结构「大相径庭」，或许是更加微观的硅原子？

也有网友指出，这就是电脑生成的一个分形几何体。

是不是有种似曾相识的感觉？

不过这并不妨碍它为我们打开了关于芯片内部结构想象的大门。

无论复杂程度还是关键结构的数量，一个芯片的内部与视频展现的分形几何体都是同一个数量级的。

从这个角度来看，用复杂的分型几何模型来类比芯片内部结构倒也合理。

关于5nm芯片细致的内部结构，目前显然涉及到芯片厂商的核心机密，我们无法一窥究竟。

但不同芯片之间的结构有着共通性。我们可以通过国外一条通过电子显微镜拍摄的视频，来看看在一片指甲盖大小的硅片上，集成了怎样的「元宇宙」。

芯片在制作过程中除了使用光刻机在硅片上蚀刻出半导体结构，还需要按照芯片设计图，在硅晶圆上逐层制作材料介质层。他们主要包括晶体管、存储单元、二极管、电阻等等。

因此从微观角度来看，芯片内部的确是立体的。

5nm是芯片制程的极限？

在芯片行业主导多年的制程之争很快就要结束了吗？

目前世界上主流的芯片厂商在近几年芯片制程工艺上可以说基本已经陷入了瓶颈。

刚刚传言要被英特尔收购的格芯公司自2018年起，就卡在了7nm这个节点上，而英特尔自2019年用上了10nm制程之后，迄今也没有继续发布更小制程的芯片，其桌面处理器仍然停留在14nm制程上。

目前只有台积电和三星两家公司仍将芯片制程做到了5nm以内。

有理论表明，如果芯片仍然采用的是经典逻辑电路设计的话，那么5nm制程很可能就是极限。

因为当制程小于5nm时，经典的逻辑电路就会失效，而量子效应会占据主导地位。

比如产生量子遂穿、纠缠等效应，芯片就无法工作了。

Gate-All-Around，也就是环绕式栅极技术，简称为 GAA 横向晶体管技术被认为是未来芯片突破制程限制的发展方向。

GAA技术通过线状或者平板状等多个源极和漏级，很大程度上解决了栅极间距减小后带来的各种问题。

据说三星采用GAA技术之后将实现3nm的芯片制造技术。

此外，芯片公司也在着手研究从材料入手来探讨芯片性能提升的潜力。包括采用碳化硅、石墨烯、硅烯、碳纳米管等等等等，

芯片：未来科技进步的核心

随着5G技术、IoT、智能化技术的不断普及，全球经济对于芯片的依赖性越来越强。

谁也没想到，一场芯片荒，会让整个汽车工业为之打一个喷嚏：今年由于芯片供应不足将导致全球汽车减产200-450万辆，相当于一个大型整车企业全年的汽车产量。

与此同时，芯片产业技术升级速度也在不断加快，技术壁垒不断提升。

有代表性的两家芯片企业台积电和英伟达在去年股票市值飞涨，如今相继达到了6000亿美元以及4700亿美元。

种种迹象表明，芯片将成为未来科技的核心竞争力之一。中国也将芯片技术提升到了国家战略层面，就在不久前，北京大学和华中科技大学的芯片学院也相继成立。

中国未来一大批「芯」人才已经在路上了。

所以少年，你准备好了吗？

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