芯片，以储量最丰富、成本最廉价的二氧化硅(也是沙子的主要成份）为原料，成就了这个星球的科技之巅，颁一枚最佳逆袭奖，实至名归！

1/ 芯片原理和量子力学

半导体离芯片原理还很遥远，别急。

很明显，像导体这种直男没啥可折腾的，所以导线到了今天仍然是铜线，绝缘体的命运也差不多。半导体这种暧暧昧昧的性格最容易搞事情，所以与电子设备相关的产业基本都属于半导体产业，如芯片、雷达

这时候再加个正向的电压，N型半导体那些额外的电子就会源源不断跑到P型半导体的空位上，电子的移动就是电流，这时的PN结就是导电的。

如果加个反向的电压呢？从P型半导体那里再抽电子到N型半导体，而N型早已挂满了额外的电子，多出来的电子不断增强电场，直至抵消外加的电压，电子就不再继续移动，此时PN结就是不导电的。

当然，实际上还是会有微弱的电子移动，但和正向电流相比可忽略不计。

如果你已经被整晕了，没关系，用大白话总结一下：PN结具有单向导电性，即，电流只能从这一头流向另一头，无法从另一头流向这一头。

好了，我们现在已经有了单向导电的PN结，然后呢？把PN结两端接上导线，就是二极管。

有了二极管，随手搭个电路

三角形代表二极管，箭头方向表示电流可通过的方向，AB是输入端，F是输出端。如果A不加电压，电流就会顺着A那条线流出，F端就没了电压；如果AB同时加电压，电流就会被堵在二极管的另一头，F端也就有了电压。假设把有电压看作1，没电压看作0，那么只有从AB端同时输入1，F端才会输出1，这就是“与门电路”。

同理，把电路改成这样，那么只要AB有一个输入1，F端就会输出1，这叫“或门电路”：

现在有了这些基本的逻辑门电路，离芯片就不远了。你可以设计出一种电路，它的功能是，把一串1和0，变成另一串1和0。一不小心，我们就得到了芯片运算的本质：把一串1，0，变成另一串1，0。

简单举个例子，在左边输入1010，在右边输出0101，这就算完成了一次运算。

我们来玩个稍微复杂一点的局：

接下来的思路就简单了，如何把这30吨东西，集成到指甲那么大的地方上呢？这就是芯片。

2/ 芯片制造与中国技术

为了把30吨的运算电路缩小，工程师们把能扔的东西全扔了，直接在硅片上制作PN结和电路。下面从硅片出发，说说芯片的逆袭之路。

第一，硅。

把这玩意儿氯化了再蒸馏，可以得到纯度很高的硅，不过这种硅原子排列混乱，会影响电子运动，就叫多晶硅吧。

把多晶硅熔化了，按特定方法旋转提拉，就可以拉制成原子排列整齐的单晶硅。

所以成品就长这样：

代工厂，这架势和当年合资汽车有的一拼。

第六，封测。

芯片做好后，得从晶圆上切下来，接上导线，装上外壳，顺便还得测试，这就叫封测。封测又是台湾老大哥的天下，排名世界第一的日月光，后面还跟着一堆实力不俗的小弟：矽品、力成、南茂、欣邦、京元电子。大陆的三大封测巨头，长电科技、华天科技、通富微电，混的都还不错。

七、小结。

这全景图大概描述了从硅片到芯片的全过程及中国的设备制造商，绝对是业内专家所做，值得一看。