揭秘iPhone 12的心脏：如何在拇指甲大小的芯片中塞入百亿晶体管
iPhone 12搭载了一颗由5纳米工艺制造的苹果A14处理器，这颗小巧的芯片内竟然集成了高达118亿个晶体管。这令人不禁好奇，如此微小的芯片是如何容纳如此庞大的晶体管数量的？文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html
首先，我们需要了解纳米这个长度单位。一纳米等于10的负9次方米，这是一个极其微小的长度单位。以珠穆朗玛峰为例，其高度为8848米，而其百万分之一的高度仅相当于一本书的厚度。相比之下，1纳米则相当于一毫米的百万分之一。单个细菌由于其直径在微米级别，因此肉眼无法看见，而1纳米则是1微米的千分之一。即使是原子中最小的氢原子，其半径也大约是0.037纳米，13个氢原子排成一条线的长度才大约等于1纳米。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html
现代手机CPU大多采用硅基芯片，而硅原子的直径为0.234nm，这意味着4个硅原子并排放置就已经达到了1纳米的长度。因此，在一块小小的手机芯片上集成100亿个晶体管并非不可能的任务。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html
回顾历史，世界上第一台电脑埃尼阿克的体积比一个房间还要大。然而，随着1958年杰克·基尔比发明了基于锗的集成电路，以及随后罗伯特·诺伊思发明了基于硅的集成电路，工程师们得以将晶体管直接制作在一片硅晶片上，从而诞生了微电路（芯片）。为了降低功耗和提高性能，集成电路的晶体管数量越来越多，元器件也被做得越来越小。如今，芯片制造工艺已经从微米时代进入了纳米时代。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html
当前的手机和电脑CPU是集成度最高的芯片之一。一块手机CPU的面积大约在100平方毫米左右，而一平方毫米至少可以集成1000万个晶体管。随着微电子技术的不断提高，短短几年时间内，硅基芯片制造工艺就从几十纳米进步到了几纳米。目前最先进的集成电路制造工艺已经达到了5纳米水平，例如苹果A14处理器就采用了台积电的5纳米制造工艺。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html
然而，随着元器件尺度的不断缩小，我们正逐渐接近物理极限。为了进一步提高芯片性能，科学家们正在探索新的方法和技术，如碳基半导体等。纳米技术作为一门研究结构尺寸在1~100纳米范围内材料的性质和应用的科学领域，自上世纪90年代初迅速发展起来。虽然这一概念最早由物理学家理查德·费曼于1959年提出，但直到1981年科学家们发明了扫描隧道显微镜后，我们才真正具备了观察和操控纳米尺度下原子、分子的能力。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html 文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/96455.html
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