芯片是什么材料做的（芯片的发展）

大家都知道手机更新换代特别快，过去的手机打开一个网页都需要好长的时间。现在的手机看视频都很流畅，除了和信号网络有关还与手机本身的迭代也很有关系。手机为什么功能越来越多，性能越来越强呢？这是一个复杂工程，但是核心就是芯片。

芯片的学名叫做集成电路，通俗来讲指的就是电荷的通路。比如使用电灯它有一个电源，一个开关，一个灯泡，用电线把它们连接起来，这就组成了一个最简单的电路。电路的作用之一就是把电运输给需要用电的设备，除了这种简单的电路，还有比较复杂的电路，集成电路就是把很多的电路集中在一起。世界上第一台电脑诞生于1946年，是美国宾夕法尼亚大学的一群科学家研究出来的，占地面积大约有170㎡，差不多有两个教室这么大，它的电路不仅多，而且非常复杂，里边有数万个电子元件，50万条电线重是30吨，比5头成年的亚洲象加起来还要重耗电量也特别大，慢慢的人们就开始琢磨，怎么把这个变得小一点，大家可以简单的理解起来，就是把这些电路集成起来。所以现在的电脑尤其是笔记本电脑就越来越轻，运算的速度也越来越快，这就是集成电路。听见了吗？

芯片是什么时候诞生的呢？1958年的夏天，在美国德克萨斯州的首府达拉斯这个地方有一个叫做吉尔比的工程师，他独自在实验室里苦苦思索，怎么才能把复杂的电路简化缩小？这个问题已经困扰了他好几个月，突然一个灵感闪入了他的大脑中，他想到能不能把电路上的元件全部放到一块板子上？这个具有革命意义的想法很快得到了他同事的肯定，这就是集成电路理论模型的诞生，这是1958年，60多年前基尔比靠着这个理论获得了诺贝尔物理学奖，因此他也被人们称作是芯片之父。此后科学家们在这个理论的基础上，通过不断的实验，不断的实验，最终形成了芯片的量产，而制作芯片的原料通常是一种被称为半导体的材料。

半导体就是在自然界中有各种各样的物质，其中有一些物质特别容易传导电流，这种导电能力特别强的物质就是导体。比如铜，铁这些金属它导电导电能力特别强。另外有一些不容易导电的物质叫做绝缘体，比如说干木头或者橡胶就是电线外边那一层橡胶，半导体就是说它的导电能力介于导体和绝缘体之间。人们制造芯片最常用的材料叫做硅，它就是一种半导体，在自然界中的分布特别广，石头、沙子里，都有这种物质。

由于半导体经常被用用作制造芯片，因此很多人也用半导体来称呼芯片。其实半导体并不是真的芯片，它只是做芯片的材料，而芯片它是一种产品，就是说芯片是由半导体这个材料做出来的。有时候我们说集成电路半导体的时候，其实都是说的是芯片这个东西，芯片就像人体的大脑中的大脑。我们说一个人很聪明，一般就是指脑子好使，反应快，芯片就相当于所有电子产品的智能大脑，每一台使用的电脑都有芯片，而电脑性能好不好很大程度上就要看芯片的性能。现在手机智能化程度和电脑没什么区别，所以一般手机，电脑用的都是最先进的芯片。

手机，电脑里有芯片，很多人肯定是知道的，但很多朋友不一定知道几乎所有的电子产品里都有芯片，比如电视、冰箱、空调、洗衣机，甚至小朋友的遥控汽车里都有。拿空调来说，用遥控器遥控可以调节温度的高低，这都证明了空调具有一定的智能，只不过它的智能程度没有手机，电脑那么高，所以空调用的芯片不需要特别先进。手机拆开以后就会看到一个电路板，在这个电路板上有很多电子元件，这些黑色的小方块其实就是我们说的芯片。芯片这个大家庭里有特别厉害的，也有性能一般的，怎么来判断这个芯片厉不厉害？有一个单位可以来衡量，叫做纳米，它是一个长度单位，长度单位有分米，毫米，厘米等，尺子上1mm的长度其实非常小了，就跟蚊子那个腿粗那个差不多，但毫米往下还可以继续分，比如说微米，1mm等于1000μm，也就相当于大加尺子上最小的一个再被分成1000份，而纳米这个长度单位就更小了，1μm等于1000nm，纳米等于那1000万分之1cm，一个手指甲的这个宽度差不多就是1cm。

把它们分成1000万份，肉眼肯定看不见。2nm，按理说是看不到，一个芯片是多少纳米，并不是说这个芯片的大小，可以简单把它理解为芯片上元件之间的距离是多少纳米，随着科技的发展，科学家在研制芯片的时候发现芯片上的元件越小，它的耗能就越小，而且同一块芯片上元件越多，它的性能也越好。就是形容芯片多少纳米的时候，这个数字越小，说明这个芯片的性能越好，制造它的难度越高，目前国际上制作水平最高能够量产的芯片已经达到了2nm，其实大部分芯片用的是5nm，4nm，像苹果刚刚推出的苹果16用了自己研发的a18芯片，这个芯片是3nm工艺制造的，也就是说一个产品智能化越高，对芯片的要求就越高，如果是洗衣机，空调，它就不需要那么聪明的芯片。但是手机，电脑，智能汽车这些芯片就是这个产品的核心，所以就性能一定得好。

不仅高精尖的电子产品用芯片，即使去医院做一个CT，就是CT机也需要芯片，现在很多国外在打仗，如今打仗和二战时期战争完全不一样，二战时有飞机、坦克、潜艇有这些，现代战争主要靠什么呢？导弹上有制导系统里面也是有芯片的，想精准的打击目标就得计算了导弹的位置，飞行轨迹，这就需要芯片来处理大量的数据，所以说现在的芯片之争不仅仅是科技层面了，而是关乎一个国家的安全和未来。人工智能时代更缺不了那高质量的芯片，因为人工智能算法的训练和运行需要大量高性能的芯片来提供计算能力，是现代科技的核心部件，芯片就像是一把钥匙可以打开未来很多神奇的大门，所以说各个国家和企业都在不断的投入研发力量，还有资源去研制高质量的芯片。

美国目前仍然是芯片研制最厉害的国家，早在1958年的时候，美国工程师基尔比就发明了芯片，人家搞得早就占了很多先天的优势。比如说有很多涉及芯片的软件制造芯片的专利技术都掌握在美国手中，中国直到80年代才开始起步比较晚，想要研发芯片就绕不开美国，想要使用这些专利或者软件，就非常被动了，华为为什么自己研发芯片？就是因为有一段时间中美关系的问题，人家不卖了，就把脖子卡死了。像美国的高通公司，英特尔公司都属于芯片业的巨头，很多专利都是人家的，我们不能随便利用这个是法律。第二研发和制作芯片对技术的要求非常高，因为芯片内部电路极其复杂，现代高端芯片集成了数10亿甚至上百亿个晶体管，就是拆开了可能也看不懂，所以就需要人才了。

人们制造芯片使用最多的机器叫做光刻机，全球最大的光刻机公司是荷兰的阿斯麦公司，今天世界上有很多国家都已经拥有了制造芯片的能力，但是这些公司他们是使用的光刻机有80%都来源于阿斯麦公司，阿斯麦一台光刻机的价格多少钱？我看了一下，基本上都达到了数亿美元，可以买好几架波音飞机，但这东西别人没有，只有他们一家有，所以不管价格多贵，都得从他们那里进口。现在的国际形势比较复杂，如果限制了，比如说荷兰对中国的出口，那么我们自己研发的芯片的难度还会再次提升。