一个芯片会有六十多亿个二极管吗?

亲,60亿晶体管很多吗?1平方厘米=100平方毫米=1亿平方微米=100万亿平方纳米,如果是5纳米制程,每个晶体管按照100*100纳米的话,这个看起来还没有你的指甲盖大小的平面上就具备100亿个晶体管

(看起来是不是很熟悉,像不像你家小区里面的一座座房屋啊?道路宽敞,井然有序……)

这些晶体管,通过特定的连接方式,组成功能计算单元,执行物理基础上的逻辑判断功能,也就是各种“门电路”。可以回答:

并将判断结果,通过电流、电压的累加信号,发送给其他模块,实现统计,并得到计算结果。想想看,我们的手机或者电脑,每天要按照您的要求,看大片、玩高清晰度游戏、算收支、处理微信撩妹、参与某多多竞拍等工作,没有强劲的“芯”,怎么应付呢?

当然,如果是7nm,16nm,48nm制程,数字越大,集成的晶体管数量,会呈指数级减少,能够执行的功能就会减少,效率降低。

那么5nm是什么概念呢?作为基质的多晶硅原子,其直径是0.117nm,5纳米制程,也就只有40个硅原子排列的距离,这已经是灰常小的距离了,不可能用镊子去搬运,当然也不能用凿子,能够加工它们的手段,只有波长更小的深紫外激光束,对准基质,烧掉一部分。也就是我们在网络上经常看到的“光刻机”常干的事。

当然,不要指望用激光束按照单线条去慢慢烧,这样子,100亿个,可能要烧到天荒地老,光刻的原理是先制造一个含有大量电路的“反片”(类似于照相底片),然后用激光束照射它,相当于给硅基片来一次或者数次曝光,这样就能在基片上刻出来需要的结构了。

不同的电路,需要不同的“反片”,光刻机涉及到多组反片之间的调换,几十个镜片组成的镜头组,在纳米范围内移动,还要调节激光的强度,实现不同的蚀刻深度,万一功率过大烧穿了,可能整个晶圆上面的几百个芯片,就是废品了。

因此,光刻机对机械操作、环境震动、光污染、气流扰动、尘埃等因素非常敏感,甚至不小心被偷窥一下,就可能让大批初级产品失效。因为观察者的角膜,也可以反射光线呢!

因此,制造顶级的芯片,属于工业技术的顶层,是数十个国家,几百个实验室,几百万人多年劳动的成果。不要怀疑人类的创造力哦!

你的问题里有个概念错误,芯片里最底层的构成是晶体管而不是二极管,这是两个东西。所有的芯片,不管类型是模拟的还是数字的,不管工艺是16nm还是7nm还是其他,来到硅片层级其实都是一个个晶体管构成的,不同的芯片只是各个晶体管的连接不一样。晶体管有很多种类,二极管只是其中的一种。

华为的麒麟980是采用的7nm工艺,内部大概有68亿个晶体管。不同的工艺,在相同的硅片面积上,可以集成的晶体管数量是不一样的,越先进的工艺可以集成的晶体管越多,但是加工难度也会上升很多。比如从16nm演进到7nm,相同功能的芯片,die面积(硅片大小或者硅片成本)减少50%左右,功耗减小30%,这也是为什么芯片厂家会不停的挑战芯片工艺极限。

芯片是微缩了的,大规模的集成电路,在这个电路上联入了所有的,海量的无线电微电子元件,它们包括各种各样的晶体管二极管,三极管,电阻器,电容器,电解器,调解器,检波器,稳压器,滤波器,放大器,升降电压器,调幅,调频器,还愿器,保真器,等等微电子器件。

单体二极管正向电流,输入端大,输出端小,具有检波,滤波作用,反向电流具有增强波频,作用,集合使用则具有更多样的复杂功能,三极管,的三个极的电流都不一样,任何一端输入都会得到放大或缩小的六种结果,组合应用将产生更无穷的变幻。电阻器 ,有多样,多数值的,多种材料的,作用是阻断,规化,控制电流,电荷的运行的大小,多少,方向,控制偏流,过流,调整电荷电流平面立体输送,桥型电路的电流控制大门,或车道。电容也是多材料多大小的,功能是吸收,聚纳,化解,暂存那些多余,被检虑的,电波,电荷,避线路拥诸的场站,被二三极管检索下来的电波电荷的收容站,垃圾信号的存房间,过激电流的消纳库。

芯片具有几十亿个微电子,近乎纳米级的无线电器件,电流拆分为电荷才能通过的细小空间,如同人的动脉末稍,比发丝还要细苦干倍一样,血液只有拆分到红白细球,才能完成毛细血管的正常供养一样,精细到微观世界。

芯片作到5纳米,相当于20万分之一毫米,机械精密量具千分尺,仅能量出千分之一毫米,称为,一道儿,精密机器控制在3道以内算高端了,而芯片 ,在20万倍的显微镜下,作设计,制造毫米大小的物件,把各种各样的,一颗颗小米粒按设计排列焊接,60多亿个,一名精工,一天焊1000个点,需三千人干一年,且一天不歇。

全世界芯片耗量每年以百亿计算,没有高科技制造,人类永远完不成智能核心制造。所以晶元片,金薄贴付 ,光刻机,离子注入 ,刻蚀机,等先进,高端的制造技术,成就了小小的芯片,成就了人工智 ,和人类世界。

芯片其实就是我们常说的集成电路,也就算我们常说的IC,目前被广泛的应用到我们的生活中,航天航空等技术中,芯片属于一种半导体技术,实际理论来说里面的应该是高频率的mos晶体管,而不是二极管,而且数量的话越复杂的芯片的里面的晶体管越多,有些远远不止是60多亿个哦,下面我们具体了解一下:

芯片的类型

依照电路类型可以分为:模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路,模拟集成电路主要指的是类似与电流传感器,电源控制芯片、电子开关集成电路、运算放大器等,数字集成电脑,也可以称之为微电脑处理芯片,在其几毫米的微小的体积中成亲上万的逻辑门和触发器,工作方式是二进制的0和1,混合信号集成电路很简单了,就是把数字电路和模拟电路合并在一起,类似与我们的数模转换芯片等。

芯片是如何制成的

  1. 首先提炼出一块打磨光滑的硅晶圆,然后进行“湿洗”,以保证硅晶圆表面没有任何杂质

  2. 用紫外线照射,当紫外线透过蒙蔽照射后,被照到的地方会被清洗掉,没被照到的地方还是原样. 这样就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案.。

  3. 注入离子,在硅晶圆的不同位置加入不同的杂质,根据这些杂质的不同就组成了不同的场效应管。

  4. 蚀刻,将原本我们刚才光刻出来但不需要的位置洗掉,处理完之后,进行进一步洗掉,这一次需要用到试剂, 所以叫湿蚀刻—— 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦,然后就需要反反复复的做,以达到要求。

  5. 等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片进行冲洗)

  6. 热处理,通过大功率灯照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化,然后进行退火,并制造出了二氧化硅, 就是场效应管的栅极(gate)。

  7. 最后再经过化学气相淀积(CVD)、物理气相淀积 (PVD)、分子束外延 (MBE)、电镀处理、化学/机械表面处理后进行晶圆测试。

  8. 以上步骤完成后,我们将晶圆打磨就可以出厂封装了。

芯片为什么能装的下那么多晶体管

这要得力于我们纳米技术,如果将直径为一纳米的物体放在乒乓球上,就差不多相当于把这个乒乓球放在地球上一样,所以这就大大的节省了芯片的体积,在同样大小的体积里面能装的下更多的东西,并且功耗还下降了。

未来芯片的发展

量子芯片,作为未来科技发展的新方向,它的运算速度可能是目前芯片的百万倍的几倍,也就是目前芯片算上十年百年的计算,量子芯片几分钟或者几小时就搞定,并且量子芯片拥有非常高的安全性,因为通过量子芯片加密的数据目前基本无解。

这一百几十亿个管。还要准确连接起来。(只要1管断线就废了)什么概念。那些只会叫爱国的键盘侠。看完估计无话说了…光是画电路图就得地球那么大。但才几百块钱(堪比一块瓷砖)。以至很多人不肖一顾。…好好珍惜你的手机。不能用多少钱来衡量。里面都是数百亿个晶体管连在一起忘我工作。衷心感谢芯片的设计和制造者。可恨那些把人类科技当作政治筹码的人。严重阻碍人类科技进步

很高兴能够看到和回答这个问题。

我们都知道,芯片是很多设备最关键的地方,没有了芯片,设备就无法正常运转了。就像我们的手机,当您的手机的芯片受损时,你的手机可以说宣告就是个废品了。

随着科技的发展,芯片的性能也变得越来越强大,而增加性能的一个重要的途径就是增加更多的晶体管!

目前,手机可以称为百花争艳一片热闹,但是最大的问题是,大多数制造商使用的都是高通芯片或其他芯片制造商在美国经常使用的芯片,尽管家用电话的其他技术相对成熟,但是在这种芯片中,有必要确保其可用性。

因此,这在技术核心上是一个问题,但是在家用手机中,从芯片到手机的工厂仍然是其制造商,这是中国,也是人民的骄傲。昨天,在中国,新一代的“麒麟990标志在德国正式发行。

“这是首个全球旗舰5G SoC,也是全球首个基于7nm技术和EUV(极紫外光刻,UV光刻)的5G SoC点。”此外,根据中国的官方数据,5G“麒麟990”是全球首款移动终端芯片,拥有超过100亿个晶体管到1,030亿个晶体管,比之前的“麒麟980”增加了44亿个。

通过上面的介绍我们可知,芯片晶体管的数量完全可以超过60亿,我们相信在不久的将来,芯片晶体管的数量将会变得更多,芯片性能中江变得更加强大!

以上便是我的一些见解和回答,希望能够对您有所帮助,如果您还有其他方面的问题,可以关注我的头条号

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一个芯片里数量最多的是晶体管,不是二极管,这里的晶体管就是我们俗称的三极管和MOS管!而且当前数量已经远不止六十亿!

当前单个芯片晶体管数量已经上百亿

华为Mate30 采用的麒麟990芯片5G版芯片已经含有103亿晶体管,iPhone11采用的A13芯片也已经含有85亿晶体管,随着时间的推移和工艺技术的发展,芯片内含有的晶体管数量会越来越多,计算能力也会因晶体管数量的提升而得到显著加强!

从苹果A系列芯片看晶体管数量发展

拿苹果A系列芯片来说,从A4处理器35nm工艺内含3000多万晶体管,A7处理器28nm工艺内含10亿晶体管,A8处理器20nm工艺内含30亿晶体管,A10处理器16nm工艺内含33亿晶体管,A12处理器7nm工艺69亿晶体管,再到最新的A13处理器7nmEUV工艺85亿晶体管,可以看到晶体管数量会随着工艺水平的提升而增大,这是因为越低的工艺纳米数,会使在光刻时沟槽宽度越窄,相同的面积下就可以容纳更多的晶体管!

摩尔定律:芯片晶体管数量增加的规律

摩尔定律是上世纪六十年代英特尔创始人提出的,“当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。”所以你现在看到的每个芯片最多容纳100多亿晶体管,但是在18个月之后,相同价格下,它容纳的晶体管数量可能会达到200亿个!

小结

单个芯片容纳60亿个晶体管是小菜一碟,如果未来单个芯片内有几百亿芯片时也不要惊讶!

朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。现在芯片的种类繁多,有射频芯片、也有各种数字芯片、还有各种功能的模拟芯片等等,由于芯片的功能不同,它里面的半导体数量也不一样。现在芯片里的半导体大部分都是采用三极管或者场效应管来实现各种集成电路的功能。

对于一个芯片里有没有六十多亿个半导体,我的回答是不一定,这要根据芯片的具体承担的功能来说了,比如我们在学习数字电路中一些简单的集成电路,比如具有与、或、非门集成电路;译码器、编码器芯片;各种触发器芯片等功能相对简单的集成芯片,它们都属于小规模或中规模的集成芯片,这种芯片里的二极管和三极管数量一般在100个到10000个左右。我们以前学的各种单片机芯片,它们里面所承载的半导体数量可以达到数十万到数百万的量级,这种电路我们称之为超大规模集成电路;还有的集成芯片要求有很高的处理速度,例如我们现在智能手机里的处理器、5G设备上的图像处理器GPU以及电脑中的CPU处理器芯片,它们都属于巨大规模的集成电路了,里面所装载的半导体数量会远超过六十亿个半导体,象这种要求信号处理速度快、低功耗、在信号传输上没有延迟的芯片,一个指甲盖大小的芯片里面就会有上百亿个晶体管。

制作这些晶体管的尺寸以纳米的长度单位来计量,一纳米约等于1.0×10-9米(m),这个长度相当于4倍原子大小,它要比单个细菌的长度还要小许多。现在我们常用的智能手机里面的处理器,它里面的晶体管大小为14纳米;电脑微处理器芯片里晶体管的大小一般在7nm(纳米),用不了多久就会普遍使用2纳米到3纳米的集成芯片了。对于这种芯片里面所封装的半导体器件数量应该有一百亿以上了。对于这么微小的晶体管藏在芯片里,使用手工肯定是不行的,必须要借助特殊的设备。能把上百亿个晶体管雕刻在芯片里面使用的设备叫光刻机,光刻机这种设备结构非常复杂,它是制造巨大规模集成芯片的核心设备,遗憾的是到目前为止,我们国家还制造不出能生产5纳米的光刻机,这也就是说我国无法生产出5纳米以下的集成芯片。

随着现代信息技术的飞速发展,对电子技术的要求也越来越高,对芯片的功能要求也随之增强,比如现在芯片在高速和高频方面都比以前有较大的要求,因此芯片内部的布线和安装密度越来越高。这就要求在有限的芯片面积内增加更多的半导体元器件来达到要求了。

以上就是我对这个问题的回答。欢迎朋友们分享、留言、讨论。敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。

谁曾想过如今一颗小小的芯片上面会有几百亿的晶体管,这话说出来就已经颠覆了绝大多数人的认知。每颗晶体管要做得多小才能将几百亿颗容纳到指甲盖大小的区域内。

要知道苹果2020年发布的M1芯片就已经让人惊诧了,苹果将自研的拥有近160亿晶体管的M1芯片用在自家的苹果电脑上。2021下半年更是重磅一击推出了M1 Pro和M1 Max,M1 Max晶体管数量达到了惊人的570亿,功耗却仅有区区90W。

2022年3月份苹果推出的M1 Ultra则是M1的最高阶版本,两颗M1 Max介接而成M1 Ultra,只通过2.5TB/s直接将两个M1 Max处理器和芯片连接在一起。为此不少人都惊掉了下巴。要知道1971年投入市场的555计时器仅有23个晶体管、16个电阻器和2个二极管,1990年之后芯片的晶体管数量才以百万来做单位,如今芯片的晶体管数量已经开始按着摩尔定律在地上摩擦了,真的快到极限了。

何为晶体管?

我们常见的二极管、三极管、场效应管、晶闸管等等都属于晶体管,晶体管是一种类似于阀门的固体半导体器件,具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能,因为性能、封装的不同,所以晶体管会有不同的外观。

1947年约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿发明了半导体三极管,而威廉·肖克利发明了PN二极管,他们因为半导体及电晶体效应而获得了1956年的诺贝尔物理奖,也为了大规模集成电路小型化奠定了集成。

晶体管主要分为双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。双极性晶体管有射极、基极、集极三个极,射极到基极的微小电流会使得射极到集极的阻抗发生改变,从而改变流经的电流。

场效应晶体管有源极、栅极、漏极三种极性,在栅极和源极之间施加电压就会改变源极和漏极之间的阻抗,从而控制源极和漏极之间的电流。

芯片内部通常采用层级排列方式,有数十层,最下层为器件层,大多数都是MOSFET场效应晶体管,还有三栅极晶体管等,它们并不是安装上去的,而是芯片制造的时候通过光雕刻上去的。

Mos管没有电感、电阻等等容易产生热量的器件,芯片中的晶体管栅极相当于闸门,负责控制源极和漏极的通断,Mos管就相当于高频开关,控制开关就需要消耗能量。很多的Mos管组合在一起就可以实现各种逻辑门。

比如下图就是通过与非门构建的全加器,可以实现简单的带进位的加法运算。通过数学证明所有的逻辑,包括数学运算都可以通过与非门来实现,而更多更为复杂的运算则可以通过与非门的复杂、粘贴来实现。毫无疑问上百亿的晶体管所组成的电路可以实现更多更为复杂的运算。

芯片的本质

芯片的本质其实就是大规模集成电路的小型化,小型化可以带来更大更低的能耗。通过在单位面积内容纳更多的晶体管来提高芯片的性能,同时充分地利用电子产品寸土寸金的空间。芯片制造原理也特别简单,就像早期的照相机显影一样将晶体管刻在晶片上,但难点在于在方寸之间容纳上百亿晶体管,所以需要极窄的光,还要高精度的仪器和光刻胶。


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这个问题问得很好,但是芯片内部主要是由晶体管组成,有单极性晶体管和双极性晶体管,二极管知识相当于晶体管的一个PN结而已,就以上话题谈谈我个人的看法供网友及粉丝朋友们参考。

1、芯片是用晶圆通过先进的工艺制成的

制作芯片首先需要晶圆,也就是制作芯片的基材,没有晶圆就无法制造芯片。

2、一个芯片会有68亿个晶体管组成吗?

这个芯片的封装尺寸和芯片的集成度和功能是否强大有关。假如一个比较简单的芯片,它的集成度不高,不需要太多的晶体管就可以制作出来。但是像麒麟980,它是八核的芯片,芯片内部有多个CPU组成,那它的集成度就显得相当高了,可能它内部的晶体管数量在70亿个左右,这个一点都不夸张。

这个是5G芯片,也是制造工艺比较先进的芯片,是5nm芯片制作工艺,有很多的网友会问这个问题,那为什么要使用5nm工艺来制造这个芯片呢?

因为芯片集成度越高,技术含量就越高,芯片内部集成的晶体管数量就越多,同时这个芯片的尺寸会更小,能耗会减少30%多,运算速度会更快,之所以这个5nm芯片的价格会更高。安装在手机里面又可以减少空间,但是对于工业方面,其实制造工艺在28nm的芯片都完全可以保证了。

麒麟980芯片

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