微笑琳----
真想不到，華為麒麟980處理器超越美國芯片，靠的竟然是這小小的晶體管。
我們都知道，在手機的結構中，處理器芯片是至關重要的一枚硬件。那你可知道，這枚處理器在手機中承擔了哪些作用？
2019年，是我國5G通信發展的元年，在進入5G時代以後，手機處理器芯片不再僅僅承擔以前運算處理和圖形處理兩大功能。從華為的麒麟990開始，它揹負了第三大功能，那就是5G傳輸。很多人都知道，一枚處理器芯片的體積是非常小的。而在網上搜索到的晶體管圖片大，那可能是在高倍顯微鏡下的放大照片，其目的只是為了讓大家對其結構的瞭解更方便而已。
從第一顆真正意義的晶體管被髮明出來，至今已經71年的時間。晶體管從一個龐然大物變成了如今的細如塵埃，其體積的變化同時促進著世界計算機工業的發展。晶體管的技術進步代表了世界先進生產力的發展史。
1948 年，馬塔利和維爾克在法國發明瞭點接觸式晶體管，第一臺晶體管誕生（因體積大，單位為“臺”）；
1950 年，日本的西澤潤一和渡邊寧發明了結式場效應晶體管(JFET)。1952 年，基於晶體管的助聽器和收音機投入市場；
1954 年，貝爾實驗室的坦恩鮑姆製備了第一個硅晶體管，同年開發了第一臺晶體管化的計算機，1955 年，IBM公司開發了包含2000 個晶體管的商用計算機。
1959 年，仙童公司的諾伊斯(他後來創立了英特爾公司)用鋁作為導電條製備集成電路。從此，集成電路的時代開始了。
1965年，仙童公司的摩爾提出了摩爾定律(Moore’s law)：集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18~24 個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
摩爾定律的初衷，是基於之前晶體管發展進度的經驗推算，沒想到揭示了未來幾十年芯片技術的發展速度。
在PC和手機中，晶體管的數量直接影響著運算速度。去年的華為麒麟980芯片一經發布即成為全球矚目的焦點，正是因為其首發了全球第一顆使用7nm製程工藝的手機處理器，這顆處理器的晶體管數量達到了69億個。
而今年發佈的麒麟990處理器，更是在指甲蓋大小的面積上，集成了103億個晶體管。
看到這裡，網友可能會問【“如果按照摩爾定律，會不會發展到針尖大小就能集成100多億晶體管呢？”】，很遺憾的告訴你，可能做不到了。
因為從物理特性方面來講，7nm是硅晶材質半導體的物理極限。在集成電路上，晶體管之間的源極和漏極基於硅元素連接。而一旦晶體管之間的柵長（間距）低於7nm，硅元素就會發生量子隧穿效應，而無法再保持其半導體的物理特性。針對此瓶頸問題，現在的科學界主要有兩種解決方案：
1、將晶體管佈置結構從水平變成垂直，建立層層相疊的多層電路。
2、研究更優質的元素來代替硅基晶體管：據美國科學家研究發現，碳納米晶體管其性能大大超越現有的硅晶體管，它所通過的電量比硅晶體管高了1.9倍。
值得鼓舞的是，我國在突破晶體管技術瓶頸方面也走到了世界的前列，大有後來居上的勢頭。
在今年上半年，中國科學院微電子研究所專家表示，目前團隊已經研發出了3nm晶體管。但是由於從研發成果轉化到投入實際使用尚需漫長的道路。在此，還是期待中國的半導體工業早日躋身高端，走向世界。
手機故事匯
感謝您的閱讀！
在麒麟990中，一塊僅有113.31平方微米的地方，被放入了103億顆晶體管，你可以在下圖看到，麒麟990密密麻麻的晶體管。
而晶體管實際上我們是看不見的，只能通過用高倍電子顯微鏡放大10萬倍才能夠看到，這就是為什麼我們知道晶體管看似很小，拍出來的效果很大。晶體管的低成本、靈活性和可靠性強：下圖是三柵極晶體管。
實際上，在之前，有一家叫做Cerebras Systems的公司發佈的世界最大芯片“WSE”：
這是由臺積電16nm工藝製造，並且它還擁有46225平方毫米麵積、1.2萬億個晶體管、40萬個AI核心、18GB SRAM緩存、9PB/s內存帶寬、100Pb/s互連帶寬，功耗也高達15千瓦。所以，別看芯片小，更別小看晶體管，它們的層級排序，所以能夠更好的帶來性能優勢。未來，即使3nm的工藝節點，也會存在問題。
總結下：能夠拍攝出極大晶體管，主要是因為在特殊設備下，可能是顯微鏡等等。當然，知道也沒有意義，處理器的能力不僅僅一個晶體管發揮的，還是其他方面，比如CPU或者GPU 的能力等等。
LeoGo科技
長久以來我們一直都闖入了一個誤區：認為晶體管是越做越小。其實不完全是這樣的。
晶體管是朝著2個方向發展的：
信息電子方向：將晶體管越做越小，越做越快。當今的電腦、手機、通信芯片等都屬於這個範疇。
晶體管的作用
晶體管（Transistor）是一種固體半導體器件，包括二極管、三極管、場效應管、晶閘管等等，它具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調製等多種功能。
晶體管作為一種可變電流開關，能夠基於輸入電壓控制輸出電流，與普通機械開關不同，晶體管利用電信號來控制自身的開合，所以開關速度可以非常快。
1、晶體管構件沒有消耗；
電子管會因為陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣質化。晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍。
2、晶體管耗電能極少；
晶體管消耗的電能僅為電子管的十分之一或幾十分之一。電子管需要加熱燈絲產生自由電子，而晶體管不需要。一臺晶體管收音機只需要幾節乾電池就可以聽半年以上，電子管的收音機就很難做到。
3、晶體管不需要預熱；
晶體管一開機就可以工作。電子管設備做不到這點，開機後需要等待一會。
4、晶體管結實可靠；
普通晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，耐衝擊，耐振動，可以說晶體管使電路小型化、集成化、大規模化成為了可能。
芯片的晶體管為什麼越做越小？
芯片上集成了很多的晶體管，這些晶體管控制了很多電流，如果晶體管的尺寸逐漸變小的話，裡面源極和漏極之間的那個溝道長度L也會相應的縮短，溝道長度變小後，晶體管就會有更快的反應速度，更低的控制電壓。
芯片做小後主要會有以下幾個好處：
1、節能：晶體管大了，走的電路就越多，耗能就越大；晶體管做的越小，電流可以走更多捷徑，多節能環保。
2、性能提高：晶體管越小，同一塊芯片單位面積內能工作的晶體管更多了，性能就更好。
3、減少成本：芯片小了，一個硅片能做成更多的成品芯片，很大程序的降低了成本。
4、減少芯片佔用空間：芯片做小了，我們的電腦、手機才可能做得更小、更薄。
所以芯片的趨勢就是越做越小，越做性能越強。有種說法，當價格不變時，集成電路上能容納的元器件的數目，約每隔18~24個月就會增加一倍，性能也將提升一倍，這就是有名的摩爾定律。所以芯片的進化，就是晶體管變小的過程。
電力電子晶體管為什麼越做越大？
電力晶體管（Giant Transistor直譯為巨型晶體管），是一種耐高電壓、大電流的雙極結型集體管（Bipolor Junction Transistor-BJT）。電力晶體管開關特性好，但驅動電路複雜，驅動功率大。
而IGBT，絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor）也是三端器件（含柵極、集電極和發射極）。IGBT綜合了電力晶體管（GTR）和電力場效應管的優點。
電力電子晶體管之所以會越做越大，得先看一下它的發展歷史：
1957年，通用電氣公司（General Electric）根據肖克利的“勾型”（就是PNPN四層晶閘管結構）晶體管結構研製出第一個300V/25A可控硅SCR（後來叫晶閘管）。可控硅能處理較高的電壓電流，開闢了以處理能力為目的的電力電子的新領域。
1962年，GE公司研製出第一個600V/200A的GTO（可關斷晶閘管），克服了普通可控硅不能門極控制關斷的缺點。但GTO在實際應用中容易燒燬。
1974年，日本東芝等公司採用NTD單晶片並通過計算機模擬技術，在GTO研製上取得突破，生產出1200V/2000A的GTO。而越做越大的雙極晶體管採用垂直結構、達林頓級聯技術以及多元胞集成並聯等技術已經做到了500V/200A/50（電流放大倍數hFE），此時已經稱作GTR。
因MOS集成電路在20世紀70年代末得到了飛速發展。1982年，CE公司的美籍印度人B.J.Baliga和Motorola公司幾乎獨自同時發明了IGBT。
1984年GE公司的V.A.K. Temple發明性能更為優越的MCT（H），在1991年商品化生產，但在20世紀90年代末因結構過於複雜成品率低而陷於停滯狀態。
1972年，日本人西澤潤一採用JFET結構研製出了靜電感應晶體管及晶閘管SIT、SITH。
20世紀90年代初，日本三菱公司研製開發的以IGBT為基礎的智能功率模塊（IPM）經過十年的改進，也進入了成熟應用。
1995年，西門子公司首次推出了非穿通結構（Non Punch Through）的NPT-IGBT，這在技術上是一個里程碑。因為，NPT-IGBT技術可以使功率開關器件在高溫可靠性、安全工作區、超高耐壓、低成本、高開關性能等諸多方面同時得到顯著提高。採用NPT-IGBT技術及GTO圓片工藝，目前已經可以做出6500V/600A的NPT-IGBT。
在20世紀80年代認為要大大發展的功率集成電路（PIC-Power Integrated Circuit）主要包括高壓集成電路HVIC和智能功率集成電路（Smart Power IC）有所發展，但發展不快，應用範圍也較小。
當今電力電子器件正朝著高可靠、高功率頻率積、高集成化、高智能化、低成本化、高允許工作溫度的方向發展。
晶體管不管是從微觀和宏觀的發展都改變了這個世界，促進了整個時代的發展。它是建設現代化信息社會的基石。
以上個人淺見，歡迎批評指正。喜歡的可以關注我，謝謝！
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匯聚魔杖
因為芯片裡的晶體管你看不到啊，而且晶體管的確也有大的啊，比如電子原器中常見的三極管也屬於晶體管啊。
而且芯片裡的晶體管可不僅僅只是成千上萬，而是數以億計，比如蘋果手機的A13處理器就集成了85億個晶體管，頂級桌面級CPU的撕裂者3990X內部更是集成了395億個晶體管。你看看蘋果的整個封存處理器也就一元硬幣的大小，3990X也不過半個巴掌的大小，你想想這玩意上面鋪滿數以億計的晶體管那這晶體管才多大，實際上如今的繼承芯片別說你用肉眼看，就是拿顯微鏡都看不到，只有用隧道掃描顯微鏡這種尖端科研的器材才能看到上面的晶體管，所以你說這怎麼辦，當然你要是非要搜索芯片的顯微鏡圖還是能看到的，但這對你瞭解晶體管是啥沒啥意義啊。
芯片的顯微鏡圖
開著皮卡打坦克
問題：小白問一個愚蠢的問題，芯片裡有由成千上萬的晶體管，為什麼在網上搜索晶體管圖片都非常大？
回答：現在的CPU真的很小很小很小很小，但是網上的晶體管圖片都非常大，因為大部分都是渲染圖來的。
我們看到的當然是一塊芯片的圖片，但是有人用X光一照就能看到它的面積和分佈圖了。
實際上，麒麟990也只有指甲蓋一樣的大小的，比圖中的還要小，然而這麼小的面積中，竟然能夠容納了103億顆晶體管。
那麼，網上能夠看到一根一根的晶體管的圖，它們是真的把晶體管放大並且拍照嗎？這個可能性不是沒有，但是實際上更多的是渲染圖。即使是專利圖，也是做一個示意的而已。
（某個晶體管和半導體專利的示意圖）
也就是說，大概的晶體管是怎麼樣的，然後根據設計的需求，覺得怎麼好看，就怎麼P，進行視覺渲染，這是方便宣傳或者是教學的時候使用。
真正的晶體管並不是這樣的！即使是通過專業的顯微鏡，放大了10萬倍，實際上的情況跟我們網上的渲染圖也是不一樣的！
說白了，網上的晶體管的圖，大部分都是為了好看，而P得很好看的。
太平洋電腦網
因為小的拍不到圖片。
現在CPU已經開始使用10nm的技術製造，雖然並不代表晶體管就是這麼大，但是一粒灰塵都比晶體管大得多，這麼小的尺寸基本上只能用電子顯微鏡才能看到，想要拍到應該只能在芯片還沒封裝的時候，在無塵室裡才行。這應該只有cpu生產廠家內部才能拍到，決算他們內部有，這些圖也不可能流傳出來。
下面一張是40倍顯微鏡下的暴力拆解的CPU芯片圖，型號是Pentium D 820，製程是90nm。
下面是一張800倍
完全看不出來這是晶體管，只有很多色彩斑斕的點，顯然顯微鏡的放大倍數不夠。估計萬倍或者更高的放大倍數才能一窺真容。
晶體管有很多種，LED燈也是晶體管的一種，由於大規模集成電路里晶體管拍不到，所以平時搜索晶體管顯示的都是像led燈這種相對較大的。
科級雞
華為的麒麟990處理器，採用了7nm工藝製程，集成了103億個晶體管。這103億個晶體管密密麻麻的分不到只有指甲蓋大小的手機Soc中（14mm*14mm）。比拇指還小的芯片集成了上億個晶體管，那麼小的晶體管是什麼樣子的呢？下文具體說一說。
一個晶體管的結構
晶體管主要由源極（Source）、漏極（Drain）、柵極（Gate）組成，大體結構如下圖所示▼。
集體管工作時，電流從源極（Source）流入漏極（Drain），柵極（Gate）相當於閘門，負責控制兩端源極和漏極的通斷。電流會損耗，柵極的寬度就決定了電流通過時的損耗，直觀的表現就是手機的發熱和功耗，柵極的寬度越窄，功耗越低。
柵極的寬度，就是我們經常聽說的XX nm製程工藝，比如麒麟990採用了臺積電7nm製程工藝。
手機處理器
簡單說一下手機處理器，即Soc。處理器不僅包含了CPU，還包括了GPU、DSP、ISP、內存控制器、基帶等等，而這些都集成到指甲殼大小的芯片中：
CPU單核性能決定了程序打開速度，蘋果手機的A處理器單核性能可以說“天下無敵”了；
GPU性能決定了遊戲幀數，高分辨率顯示輸出，如果GPU性能差，那麼大型遊戲就會卡頓；
ISP性能決定了拍照的畫質和體驗，典型的例子就是MTK的處理器，拍照畫質一般；
WiFi模塊決定了手機無線速率和穩定性，大部分手機僅支持雙通道；
LTE性能決定了4G上網的速度，信號的穩定性，蘋果手機是個例外，沒有自己的基帶，集成了英特爾基帶的iphone xs系列手機頻繁出問題。
總之，網上看到的芯片圖片，能看到晶體管的佈局，都是在顯微鏡下看到的，放到了幾十萬倍的結果。指甲殼的芯片集成了上億顆晶體管，包含了CPU、GPU、ISP、基帶等模塊，各個模塊之間可以高速通信。
如果覺得對你有幫助，可以多多點贊哦，也可以隨手點個關注哦，謝謝。
Geek視界
小白問一個愚蠢的問題，芯片裡有由成千上萬的晶體管，為什麼在網上搜索晶體管圖片都非常大？
關於這個問題，確實像我們看到的那樣，一個芯片內成千上萬的晶體管，體積非常小，而平時縮減見到的晶體管都非常大，這麼大體積的晶體管構成芯片，那不是體積非常巨大了嗎。造成這種視覺差別的主要原因是晶體管的封裝以及結構。
實際上芯片的內部不僅可以集成晶體管，還可以集成電阻電容等其他元件，當然集成的電容容量不可能太高。芯片內部的晶體管作用主要，簡單點可以理解為模擬信號的處理以及開關量的控制，所以通過晶體管的電流是非常小的，並且小信號的處理也不需要很高的耐壓值。所以，實際上晶體管的體積是可以做得非常小的。
在網上搜索晶體管，出現大多為單獨使用的晶體管，並不是芯片中的晶體管。這種晶體管為了方便使用，首先需要做出引腳，並且需要進行封裝保護。這樣的外圍包裝就會造成晶體管的整體體積變大。另外一個與芯片內的晶體管不同的是，平時所使用的晶體管對控制電流和耐壓等參數都要比芯片內部的高很多，所以內部晶體管本身的體積也是要比芯片內部的大的。
還有一點芯片內部的晶體管一般是在整張硅片上通過刻蝕等方法制作的，所以晶體管之間的間距可以做得非常小，這也是為什麼芯片中有成千上萬的晶體管而芯片能夠做到很小的一個原因。
fire1
很好理解！你在網上看到的晶體管我們稱為分立元件，要安裝電路板使用的，所以必須有安全的封裝，體積很大。
按照摩爾定律：每隔 18~24 個月，集成電路上可容納的元器件數目便會增加一倍，芯片的性能也會隨之翻一番。
2020年伊始，臺積電、三星已經完成了奔向 5nm、3nm，臺積電在中國臺灣的第一家3nm工廠將於2021年投產。
即將發佈的apple A14芯片，採用了5納米工藝，擁有125億個晶體管。
就是這麼簡單！您理解了嗎？
叮噹新科技
這是一個簡單的問題。但是如果從事的不是這個行業，就會覺得很陌生，俗話說：隔行如隔山！
晶體管只是一個統稱，可以包括：二極管、三極管、穩壓管，也可以是功率管、放大器等等。總之，晶體管都是由半導體材料加工而成的。我們又經常把它們歸屬到分立元件一類。
隨著世界上電子科技的發展，開始出現了集成電路，再後來又推出了門陣列GAL、PAL 以及可編程的大規模集成電路芯片，也就是將所有的電路集成到一小片半導體材料“硅鋼片”上，通過高精度的光刻機來實現這種高尖端的製造工藝！而這些芯片其實就是由無數個最基礎的晶體管電路搭建、組合而成的！
如果說你在網上見到的晶體管很大，那說明你看到的只是一些大功率的管子。它們通常適用於電流很大的強電控制場合，所以採用的晶體管功率也一定很大。而功率大就要求其散熱性能一定很好，而要達到良好的散熱就只能加大功率管的體積！具體原因還有很多，這裡不在多述了！