一個芯片會有六十多億個二極管嗎?

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一個芯片上有六十多億晶體管,確實是有這麼多,但不只是二極管,還有其它類型的晶體管。

芯片上除了二極管還有三極管和MOS管,其中MOS管應用最廣泛

芯片的集成電路不管是數字還是模擬,每一層都是由晶體管構成的,複雜的集成電路就是依靠晶體管實現導通連接。雙極特徵的晶體管稱為三極管,用來連接電容、電阻、起到信號放大的作用。後來出現了新型金屬氧化物半導體晶體管,簡稱MOS管,穩定的特性和超低的功耗在IC領域被廣泛使用,除了模擬電路中還有用到三極管外,現在集成電路都是用MOS管,它可以代替三級管更加靈活的連接更多的電路,功耗還要低。



晶體管通過複雜的工藝植入到芯片中

要想把晶體管裝入到體積很少的芯片,是非常複雜的工藝,首先是清洗硅晶圓的表面,投上一層膠水,用光刻紫外線透過蒙板照射,刻出想要的圖案,離子注入晶體效應管,然後經過幹蝕刻、溼蝕刻、熱處理等流程將晶體管植入在指定的線路圖,形成門電路。



芯片裡面的晶體管分為不同的類型

一個大型的芯片,裡面的晶體管展開可以覆蓋地球,這麼多的晶體管分為不同的類型。系統級的晶體管具有整合的功同能,將電感、電阻、電容相互連通。模塊級的晶體管各自負責不同的任務,有的負責電源嗎,有的負責通訊。門級晶體管就像門一樣允許或阻擋信號傳輸。



晶體管是半導體重要的零件,製造芯片必須要用到的材料,以後芯片的製程更先進,也會對晶體管的要求越來越高。


星河方舟


一個芯片裡數量最多的是晶體管,不是二極管,這裡的晶體管就是我們俗稱的三極管和MOS管!而且當前數量已經遠不止六十億!

當前單個芯片晶體管數量已經上百億

華為Mate30 採用的麒麟990芯片5G版芯片已經含有103億晶體管,iPhone11採用的A13芯片也已經含有85億晶體管,隨著時間的推移和工藝技術的發展,芯片內含有的晶體管數量會越來越多,計算能力也會因晶體管數量的提升而得到顯著加強!



從蘋果A系列芯片看晶體管數量發展

拿蘋果A系列芯片來說,從A4處理器35nm工藝內含3000多萬晶體管,A7處理器28nm工藝內含10億晶體管,A8處理器20nm工藝內含30億晶體管,A10處理器16nm工藝內含33億晶體管,A12處理器7nm工藝69億晶體管,再到最新的A13處理器7nmEUV工藝85億晶體管,可以看到晶體管數量會隨著工藝水平的提升而增大,這是因為越低的工藝納米數,會使在光刻時溝槽寬度越窄,相同的面積下就可以容納更多的晶體管!



摩爾定律:芯片晶體管數量增加的規律

摩爾定律是上世紀六十年代英特爾創始人提出的,“當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。”所以你現在看到的每個芯片最多容納100多億晶體管,但是在18個月之後,相同價格下,它容納的晶體管數量可能會達到200億個!



小結

單個芯片容納60億個晶體管是小菜一碟,如果未來單個芯片內有幾百億芯片時也不要驚訝!


青武策君


個人覺得題主的這個問題不夠嚴謹,應該改為“一個芯片會有六十多億個晶體管嗎?”,答案肯定是有的,就比如海思的麒麟980,根據報道,它就有69億個晶體管。

為什麼說題主的問題不夠嚴謹?

因為現在的IC芯片,都是用的CMOS工藝,其中的C標示“互補”,就是將PMOS和NMOS這兩個器件製作在相同的硅襯底上面,由此製造出的CMOS繼承電路。也就是說,現在的IC等芯片,裡面全是MOS管。


小圓球科技雜談


你的問題裡有個概念錯誤,芯片裡最底層的構成是晶體管而不是二極管,這是兩個東西。所有的芯片,不管類型是模擬的還是數字的,不管工藝是16nm還是7nm還是其他,來到硅片層級其實都是一個個晶體管構成的,不同的芯片只是各個晶體管的連接不一樣。晶體管有很多種類,二極管只是其中的一種。

華為的麒麟980是採用的7nm工藝,內部大概有68億個晶體管。不同的工藝,在相同的硅片面積上,可以集成的晶體管數量是不一樣的,越先進的工藝可以集成的晶體管越多,但是加工難度也會上升很多。比如從16nm演進到7nm,相同功能的芯片,die面積(硅片大小或者硅片成本)減少50%左右,功耗減小30%,這也是為什麼芯片廠家會不停的挑戰芯片工藝極限。



昊昊雷他爸


芯片是微縮了的,大規模的集成電路,在這個電路上聯入了所有的,海量的無線電微電子元件,它們包括各種各樣的晶體管二極管,三極管,電阻器,電容器,電解器,調解器,檢波器,穩壓器,濾波器,放大器,升降電壓器,調幅,調頻器,還願器,保真器,等等微電子器件。

單體二極管正向電流,輸入端大,輸出端小,具有檢波,濾波作用,反向電流具有增強波頻,作用,集合使用則具有更多樣的複雜功能,三極管,的三個極的電流都不一樣,任何一端輸入都會得到放大或縮小的六種結果,組合應用將產生更無窮的變幻。電阻器 ,有多樣,多數值的,多種材料的,作用是阻斷,規化,控制電流,電荷的運行的大小,多少,方向,控制偏流,過流,調整電荷電流平面立體輸送,橋型電路的電流控制大門,或車道。電容也是多材料多大小的,功能是吸收,聚納,化解,暫存那些多餘,被檢慮的,電波,電荷,避線路擁諸的場站,被二三極管檢索下來的電波電荷的收容站,垃圾信號的存房間,過激電流的消納庫。

芯片具有幾十億個微電子,近乎納米級的無線電器件,電流拆分為電荷才能通過的細小空間,如同人的動脈末稍,比髮絲還要細苦幹倍一樣,血液只有拆分到紅白細球,才能完成毛細血管的正常供養一樣,精細到微觀世界。

芯片作到5納米,相當於20萬分之一毫米,機械精密量具千分尺,僅能量出千分之一毫米,稱為,一道兒,精密機器控制在3道以內算高端了,而芯片 ,在20萬倍的顯微鏡下,作設計,製造毫米大小的物件,把各種各樣的,一顆顆小米粒按設計排列焊接,60多億個,一名精工,一天焊1000個點,需三千人幹一年,且一天不歇。

全世界芯片耗量每年以百億計算,沒有高科技製造,人類永遠完不成智能核心製造。所以晶元片,金薄貼付 ,光刻機,離子注入 ,刻蝕機,等先進,高端的製造技術,成就了小小的芯片,成就了人工智 ,和人類世界。



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