什么是芯片？光刻机刻了个啥？

什么是芯片？什么是半导体？什么是晶体管（电子管）？什么是二极管，三极管？什么是集成电路？什么是电路板？

“小朋友你是否有很多的问号”，不是电子专业的人，可能知道个大概，上面的名词和它们之间的关系很难理清楚。

最近华为mate60P突破美国封锁发布，可谓一石激起千层浪，尽管性能与最先进的还尚有差距，毕竟可用，能用，客户愿意用。

突破封锁的核心就是芯片，芯片的设计、原理我们不差，难就难在芯片制造，即光刻机上。

因此，想整理一篇文章，简易的说清楚，这里面相关的原理技术，让大家为华为鼓掌致意的同时，背后都有哪些技术，也就是突破的什么，光刻机刻的什么，怎么刻的？

先从芯片说起，下面一篇再讲光刻机。因为涉及到的技术原理，一篇想说清楚，未免篇幅过长。

什么是电子管？

1883年，大发明家托马斯·爱迪生（Thomas Edison）做电灯灯丝实验，观察到一种奇怪现象。碳丝正常通电后，铜丝上竟然也产生了电流。这就是电子管的基本原理。

1904年，世界上第一只真空电子二极管，在弗莱明的手下诞生了。当时，这个二极管也叫做“弗莱明阀”。（真空管，vacuum tube，也就是电子管，有时候也叫“胆管”。）

弗莱明二极管，结构非常简单，就是真空玻璃灯泡里，塞了两个极：一个阴极（Cathode），加热后可以发射电子；一个阳极（Anode），接收电子。

电子二极管、三极管的发展，催生了广播电台、收音机、留声机、雷达、无线电对讲等的发明应用。

到了20世纪40年代，计算机技术研究进入高潮。人们发现，电子管的单向导通特性，可以用于设计一些逻辑电路（例如与门电路、或门电路）。于是，电子管被引入计算机领域。

电子管的缺点：体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源。

什么是半导体？

导体导电是因为金属等导体原子外层电子比较活跃，易形成电子流，即电流。

纯硅不导电（电子不活跃），加入磷硼后（外层电子活跃）就形成了半导体。

什么是N型半导体？

可以简单理解为充满了电子，亟待往外发射。

什么是P型半导体？

可以简单理解为充满了空穴，亟待接收电子。

N型半导体、P型半导体是不是有点阴阳的概念和感觉，你懂得[害羞]

半导体的行为基于电子在其原子结构内的运动。可以有意添加杂质或掺杂剂来改变半导体的导电性能。这就是N型（掺磷）和P型（掺硼）半导体发挥作用的地方。

什么是晶体管呢？

电子管的缺点明显，晶体管被发明并替代、解决电子管的相应问题。

晶体管是半导体做的固体电子元件．像金银铜铁等金属，它们导电性能好，叫做导体．木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电，叫做绝缘体．导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，就叫半导体．晶体管就是用半导体材料制成的．这类材料最常见的便是锗和硅两种．

这就是一个晶体二极管的简单示意

什么是二、三极管？

将PN结以一定形式封装起来，再引出两个电极（阴极和阳极），就构成了二极管。英文名称：“Diode”。

单向导电性：给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。 当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。

三极管：

三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

什么是电路，集成电路？

集成电路：采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

什么芯片？

芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。

芯片是一种集成电路，由大量的晶体管构成。不同的芯片有不同的集成规模，大到几亿；小到几十、几百个晶体管。晶体管有两种状态，开和关，用1、0来表示。多个晶体管产生的多个1与0的信号，这些信号被设定成特定的功能（即指令和数据），来表示或处理字母、数字、颜色和图形等。

芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个环节。

通过以上，应该会大概明白芯片的基本原理。

下一篇讲讲光刻机，即怎么来制作芯片。

本文主要参考：

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1753610078092666012&wfr=spider&for=pc

https://www.bilibili.com/video/BV1gM411e74r/?spm_id_from=333.788&vd_source=cce125d9bd4ced96f5f159800954b16d