-以下文章來(lái)源于鮮棗課堂 ,，作者小棗君-

我們?cè)谌粘９ぷ骱蜕钪?，?jīng)常會(huì)使用到各種各樣的電子或電器產(chǎn)品，例如電腦,、手機(jī)、電視,、冰箱,、洗衣機(jī)等,。

這些產(chǎn)品，如果我們把它拆開,，都會(huì)看到類似下面這樣的一塊綠色板子,。我們?cè)谌粘９ぷ骱蜕钪校?jīng)常會(huì)使用到各種各樣的電子或電器產(chǎn)品,，例如電腦,、手機(jī)、電視,、冰箱,、洗衣機(jī)等。
這些產(chǎn)品,，如果我們把它拆開,，都會(huì)看到類似下面這樣的一塊綠色板子。

大家都知道,，這個(gè)綠色板子,，叫做電路板。更官方一點(diǎn)的名稱,，叫印制電路板,，也就是PCB（Printed Circuit Board，國(guó)外有時(shí)候也叫PWB,，Printed Wire Board）,。

在PCB上，焊接了很多的電子元器件,，例如電容,、電阻、電感等,。

我們還可以看到,，有一些黑色的方形元件。

沒錯(cuò),，這個(gè)元件,，很可能就是一塊芯片（英文名叫做chip）。

【芯片的定義】

芯片,，其實(shí)是一個(gè)比較籠統(tǒng)的叫法,。

對(duì)于電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，它藏在內(nèi)部,，又非常重要,，相當(dāng)于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、人的心臟，所以叫“芯”,。從形態(tài)來(lái)看,，它是一片一片的，所以叫“片”,。合起來(lái),，就是“芯片”。

通常來(lái)說(shuō),，芯片就是集成電路（integrated circuit）,。兩者之間可以劃等號(hào)，互相換用,。

集成電路是比較容易定義的,。通過特定技術(shù)，將晶體管,、電阻,、電容、二極管等電子元件集成在單一基板上,，形成一種微型電路,，就叫集成電路。

如果這個(gè)基板,，采用的是半導(dǎo)體材料（例如硅）,，或者說(shuō),，集成電路由半導(dǎo)體材料晶圓制造而來(lái),，就屬于半導(dǎo)體集成電路。

我們傳統(tǒng)意義上說(shuō)的集成電路,，基本上都是指半導(dǎo)體集成電路,。所有，有時(shí)候半導(dǎo)體,、芯片,、集成電路三個(gè)詞，也經(jīng)?；煊?。

如果細(xì)摳的話，芯片和集成電路也還是有一些區(qū)別的,。

部分行業(yè)觀點(diǎn)認(rèn)為：

集成電路是電路,，是基礎(chǔ)單元，主要強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)某一功能,，例如某一邏輯運(yùn)算,。在電路設(shè)計(jì)等場(chǎng)景，會(huì)更多用到這個(gè)叫法,。

而芯片,，是一個(gè)更宏觀,、更產(chǎn)品化的概念。經(jīng)過設(shè)計(jì),、制造,、封裝和測(cè)試后，形成的可直接使用的產(chǎn)品形態(tài),，被認(rèn)為是芯片,。在強(qiáng)調(diào)用途的時(shí)候，人們會(huì)更多采用“芯片”的叫法,，例如CPU芯片,、AI芯片、基帶芯片等,。

也有人將芯片定義為：“包含了一個(gè)或多個(gè)集成電路的,、能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的通用半導(dǎo)體元件產(chǎn)品”?；蛘哒f(shuō),，芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱。

相比之下,，半導(dǎo)體和集成電路的區(qū)別,，更清晰一些：

半導(dǎo)體包括：集成電路+分立器件+光電子器件+傳感器。

集成電路和另外三個(gè)的主要區(qū)別,，在于集成度,。集成電路的晶體管數(shù)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分立器件,、光電子器件和傳感器,。另外，襯底材料一般也不一樣,。

目前,，光電子器件，分立器件和傳感器的市場(chǎng)規(guī)模加在一起,，也僅占到全部半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的10%左右,。

所以，我們可以說(shuō)：集成電路是半導(dǎo)體的最重要組成部分,。

【芯片的分類】

芯片是一套實(shí)現(xiàn)特定功能的電路,。它具有模塊化的特點(diǎn)，可以方便廠商快速地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā),，降低開發(fā)難度,，縮短開發(fā)周期。

幾十年來(lái)，半導(dǎo)體工藝在摩爾定律的指引下飛速發(fā)展,，芯片的尺寸越來(lái)越小,，里面容納的電路越來(lái)越多，使得電子產(chǎn)品的體積,、成本以及功耗大幅下降,。

它不僅改善了我們的生活品質(zhì)，也引領(lǐng)了信息技術(shù)革命,，推動(dòng)了整個(gè)人類文明的進(jìn)步,。

如今，芯片形成了非常廣泛的應(yīng)用,，也衍生出了很多類別,。
世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織（World Semiconductor Trade Statistics，WSTS）的分類方式較為權(quán)威,、官方,。他們將所有集成電路類別，分為：模擬（Analog）,、微型（Micro）,、邏輯（Logic）和存儲(chǔ)器（Memory）。

非官方層面,，分類就比較隨意,。

按照功能，我們經(jīng)常將芯片分為：計(jì)算芯片,、存儲(chǔ)芯片,、通信芯片、感知芯片,、能源芯片,、接口芯片。

我們比較熟悉的芯片類型,，有以下幾種：

按照等級(jí)，芯片又可以分為消費(fèi)級(jí),、工業(yè)級(jí),、汽車級(jí)、軍工級(jí)和航天級(jí)等,。按照設(shè)計(jì)理念,，還可以分為通用芯片（CPU、GPU等）,、專用芯片（AISC）,。

我們還可以按照工藝制程來(lái)分，例如大家經(jīng)常聽說(shuō)的28nm、14nm,、7nm,、5nm?；蛘?，按照半導(dǎo)體材料來(lái)分，例如硅（Si）,、鍺（Ge）,、砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等,。這些我們?cè)诤竺嬷v芯片制造流程時(shí),，都會(huì)再介紹。

事實(shí)上,，現(xiàn)在我們除了電芯片之外,，還發(fā)展出了光芯片（例如硅光技術(shù)），用光來(lái)代替電流來(lái)傳遞信號(hào),。

站在集成電路的角度,，還有很多種分類。

按制作工藝,，集成電路可以分為半導(dǎo)體集成電路和膜集成電路（膜集成電路用的是金屬和陶瓷等）,。膜集成電路又分為厚膜（thick-film）集成電路和薄膜（thin-film）集成電路。

按照電路屬性,，我們還可以分為數(shù)字集成電路,、模擬集成電路和混合信號(hào)集成電路。

數(shù)字集成電路,，顧名思義,，處理的都是數(shù)字信號(hào)。它在我們身邊出現(xiàn)得最多,，例如微處理器（CPU,、GPU等）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和微控制器（MCU）等,，都是數(shù)字集成電路,。

模擬集成電路，較多用于傳感器,、電源芯片,、運(yùn)放等，主要用于模擬信號(hào)的放大,、濾波,、解調(diào),、混頻等功能。

混合信號(hào)集成電路,，是模擬和數(shù)字電路集成在一個(gè)芯片上,。大家應(yīng)該能猜到，模數(shù)（ADC）和數(shù)模（DAC）轉(zhuǎn)換芯片,，就屬于這類,。

按照芯片上所集成的微電子器件的數(shù)量（規(guī)模），集成電路可以分為以下幾類：

更專業(yè)一點(diǎn),，按導(dǎo)電類型,，集成電路還可以分為雙極型集成電路和單極型集成電路。

雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜,，功耗較大,，代表集成電路有TTL、 ECL,、HTL,、LST-TL、STTL等類型,。

單極型集成電路的制作工藝簡(jiǎn)單,，功耗也較低，易于制成大規(guī)模集成電路,，代表集成電路有CMOS,、NMOS、PMOS等,。

上面這些名詞,，后續(xù)小棗君在介紹芯片的工作原理時(shí)，都會(huì)詳細(xì)解釋,。

【芯片的內(nèi)部構(gòu)造】

前面我們提到,，芯片看上去都是黑色方片狀。

有時(shí)候,，它還會(huì)有銀色的金屬蓋板（加強(qiáng)保護(hù),，也利于散熱）。例如我們的CPU：

芯片是經(jīng)過封裝（芯片制造流程的一道工序）之后,，才變成了這樣,。

我們把“殼”拿掉，才能真正看到芯片的內(nèi)部核心,。用顯微鏡放大來(lái)看，是這樣的：

外圍一圈,，是引腳（針腳）,。細(xì)細(xì)的線,，是引線。中間方形的部分,，才是芯片真正的電路,。
如果繼續(xù)放大來(lái)看，是這樣的：

換成3D效果,，是這樣的：

沒錯(cuò),，都是立體的，有很多很多層,，密密麻麻,，就像一個(gè)超級(jí)迷宮，也像一座未來(lái)城市,。

圖上,，一根一根的，都是連線,。而它們連接的對(duì)象,，就是晶體管。

芯片中晶體管的數(shù)量,，通常代表了這個(gè)芯片的能力,。晶體管越多，電路就越多,，功能和算力就更強(qiáng)?，F(xiàn)在很多廠商發(fā)布芯片，總是會(huì)強(qiáng)調(diào)芯片里面擁有多少多少晶體管,，就是這個(gè)意思,。

芯片有簡(jiǎn)單的（相對(duì)來(lái)說(shuō)），也有復(fù)雜的,。一些復(fù)雜的芯片,，還會(huì)分為各個(gè)不同的功能模塊。這些模塊共同組成一個(gè)系統(tǒng),，就變成了SoC（System on Chip,，片上系統(tǒng)，系統(tǒng)級(jí)芯片）,。

我們的手機(jī)主芯片,，例如高通驍龍、聯(lián)發(fā)科天璣,、華為麒麟,，都是典型的SoC芯片。芯片上包括了CPU,、GPU,、APU,、ISP、基帶,、射頻,，等等。

那么,，問題來(lái)了,，芯片里面的晶體管，為什么能夠完成計(jì)算,、存儲(chǔ)等五花八門的工作,？

我們常說(shuō)的邏輯門、MOSFET,、FinFET,、PN結(jié)，又是啥意思呢,？