为什么一个芯片上有几十亿晶体管

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现在芯片的种类繁多，有射频芯片、也有各种数字芯片、还有各种功能的模拟芯片等等，由于芯片的功能不同，它里面的半导体数量也不一样。现在芯片里的半导体大部分都是采用三极管或者场效应管来实现各种集成电路的功能。

对于一个芯片里有没有六十多亿个半导体，我的回答是不一定，这要根据芯片的具体承担的功能来说了，比如我们在学习数字电路中一些简单的集成电路，比如具有与、或、非门集成电路；译码器、编码器芯片；各种触发器芯片等功能相对简单的集成芯片，它们都属于小规模或中规模的集成芯片，这种芯片里的二极管和三极管数量一般在100个到10000个左右。我们以前学的各种单片机芯片，它们里面所承载的半导体数量可以达到数十万到数百万的量级，这种电路我们称之为超大规模集成电路；还有的集成芯片要求有很高的处理速度，例如我们现在智能手机里的处理器、5G设备上的图像处理器GPU以及电脑中的CPU处理器芯片，它们都属于巨大规模的集成电路了，里面所装载的半导体数量会远超过六十亿个半导体，象这种要求信号处理速度快、低功耗、在信号传输上没有延迟的芯片，一个指甲盖大小的芯片里面就会有上百亿个晶体管。

制作这些晶体管的尺寸以纳米的长度单位来计量，一纳米约等于1.0×10-9米(m)，这个长度相当于4倍原子大小，它要比单个细菌的长度还要小许多。现在我们常用的智能手机里面的处理器，它里面的晶体管大小为14纳米；电脑微处理器芯片里晶体管的大小一般在7nm（纳米），用不了多久就会普遍使用2纳米到3纳米的集成芯片了。对于这种芯片里面所封装的半导体器件数量应该有一百亿以上了。对于这么微小的晶体管藏在芯片里，使用手工肯定是不行的，必须要借助特殊的设备。能把上百亿个晶体管雕刻在芯片里面使用的设备叫光刻机，光刻机这种设备结构非常复杂，它是制造巨大规模集成芯片的核心设备，遗憾的是到目前为止，我们国家还制造不出能生产5纳米的光刻机，这也就是说我国无法生产出5纳米以下的集成芯片。

随着现代信息技术的飞速发展，对电子技术的要求也越来越高，对芯片的功能要求也随之增强，比如现在芯片在高速和高频方面都比以前有较大的要求，因此芯片内部的布线和安装密度越来越高。这就要求在有限的芯片面积内增加更多的半导体元器件来达到要求了。