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为何指甲大小的移动电话处理器可以集成数百亿个晶体管?

手机处理器的芯片大约只有一个拇指指甲,但是一个小的芯片可以容纳数百亿个晶体管。

iphone12中的手机处理器A14配备了5纳米工艺,并集成了118亿个晶体管。

这么小的芯片真的可以容纳数百亿个晶体管吗?纳米(nm)是长度的单位。

1纳米等于10减去9的幂,这是一个非常小的长度单位。

珠穆朗玛峰高8,848米,其中的百万分之一只是一本书的厚度。

1纳米等于一毫米的百万分之一。

单个细菌用肉眼是看不见的,因为它的直径约为微米,而1纳米是千分之一微米。

氢原子是最小的原子,其半径约为0.037纳米,13个氢原子的线的长度约为1纳米。

当前的手机cpu是基于硅的芯片,硅原子的直径为0.234nm,连续4个硅原子的长度为1纳米。

1纳米是如此之小,很容易理解,可以在一个小的手机芯片上集成100亿个晶体管。

当世界上第一台计算机Eniak出现时,它比房间还大。

杰克·基尔比(Jack Kilby)于1958年发明了基于硅的集成电路,后来罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)发明了基于硅的集成电路。

工程师直接在硅晶片上制造晶体管,从而诞生了微电路(芯片)。

为了减少功耗并提高性能,集成电路中的晶体管数量不断增加,并且组件越来越小。

现在,芯片制造工艺已经从微米时代进入了纳米时代。

手机和计算机的CPU是集成度最高的芯片。

手机cpu的面积约为100平方毫米,一个平方毫米可以集成至少1000万个晶体管。

随着微电子技术的进步,基于硅的芯片制造工艺已在短短几年内从几十纳米进入了几纳米的时代。

目前,集成电路的制造工艺已达到5纳米级别,Apple A14处理器采用了台积电的5纳米制造工艺。

但是,组件的规模已接近极限。

如果要提高芯片的性能,则只能找到其他方法,例如碳基半导体。

纳米技术是对结构尺寸为1到100纳米的材料的特性和应用的研究。

它在1990年代初期迅速发展,而距今只有30年前。

纳米技术的概念最早是由物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)于1959年提出的。

直到1981年,科学家才发明了扫描隧道显微镜,使他们能够目睹纳米级的原子和分子,后来又具备了操纵分子的能力。

单个原子。