甜草莓的科学小屋
26-03-26 22:06 微博认证:南方科技大学副研究员

#把芯片放大200万倍#把芯片放大200万倍,你会看到一座纳米级的城市。

最显眼的是层层叠叠的立交桥:十几层铜导线纵横交错,每层之间由绝缘材料隔开。这些导线最细的只有3纳米,相当于头发直径的万分之一。它们负责把电信号输送到芯片的每个角落。

导线连接着晶体管,芯片的基本单元。每个晶体管就是一个电控开关:加电压时导通(表示1),不加电压时截止(表示0)。一颗现代芯片里塞进了上百亿个这样的开关,它们以每秒几十亿次的频率开合,完成着从简单计算到人工智能的所有任务。

晶体管的核心是三层结构:源极、漏极和夹在中间的栅极。栅极像一道电控闸门,决定电子能否从源极流向漏极。这道闸门的厚度只有几个原子层,决定了整个芯片的速度和功耗。

所有这些结构,都建立在一张硅晶圆上。这块硅的纯度达到99.9999999%,比太阳能板的硅纯一千倍。从普通的沙子到这块晶圆,需要经过提纯、拉晶、切片、光刻、蚀刻、离子注入等上千道工序。其中光刻是最关键的一步:用波长极短的紫外光,在硅片上雕刻出纳米级的电路图案。这相当于在地球表面精确地画出一条只有头发丝千分之一宽的细线。

所以,芯片里有什么?有比头发丝还细的导线,有原子层厚度的开关,有极致纯净的硅,更有人类在纳米尺度上创造的工程奇迹。

芯片的本质,是人类在原子尺度上建造的城市。

以上。

发布于 黑龙江