二极管|小小芯片，上千万个晶体管是怎么装上去怎么工作的？人类真牛啊

芯片确实是人类一个伟大的发明，只有用芯片才能把CPU的体积做得很小，海量的CPU集成在一起，才能够制造出超级并行计算机。
因为芯片的制造过程比较复杂，在阅读正文前，先用比喻把这个大概的原理告诉大家。
芯片的制造过程，就相当于用完全相同的材料，建设一个城市的过程。
比如我们要建造一个10平方公里的城市，那么在这10平方公里的土地上，浇筑一层10米厚的混凝土。然后在这个混凝土板上印上城市的地图，把街道部分留白。然后把盐酸倒到这块混凝土板上，留白的部分就被腐蚀出了街道，被油墨覆盖的部分就形成了建筑。然后把这些建筑物激活，城市就建成了。

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现在就让我们看一下，芯片到底是怎么制造的。
》芯片的技术实际上是由1个理论，2项技术作为铺垫的。
第1个技术就是晶体管的技术，第2个技术是光刻技术。
光刻的技术就是照相制版技术的进化。因为世界上第1个大规模生产芯片的工厂是美国的仙童公司，它的老板是卖照相器材的。
芯片上要使用相同的材料制造不同功能的电子元件，这就需要晶体管。

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晶体管又可以被称为固态的二极管或者是三极管。固态的意思就是说它里面没有空间，在材料上是密实的。
最开始发明的二极管和三极管都是像一个灯泡那样的，是空心的。
因为它需要实现单向导电的功能，真空二极管里面有电加热丝，加热阴极以后，在电场的作用下，向阳极发射电子才能够实现导电。

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真空二极管的材料来说就有玻璃、电热丝，阴极和阳极靶板，而且还要抽真空。但是晶体管实现同样的功能只有两种材料，一种是P型材料，一种是N型材料，两个叠加在一起就可以单向导电。
科学家发现用这种方式可以实现二极管功能，是因为有一个量子力学的理论：能量和能量空穴的理论，这个理论又被称为迪拉克海理论。

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这个理论可以用来解释物体的导电性，所以才会区分出绝缘体、半导体和导体。
而且，P材料和N材料，也可以用同一种材料来做，这种材料就是硅。
纯净的硅是不导电的，如果在纯净的硅里面掺入不同的杂质，就会制造出P材料和N材料。
这就是集成电路能够实现的物理基础：硅经过适当的加工，可以制造出任何电子元件。
芯片从原料开始，一直到制造出成品的过程，可以分成4步。
》第1步，制备高纯度的单晶硅片。
把二氧化硅（沙子、水晶）加热融化和焦炭混合在一起，这个时候碳就会和二氧化硅中的氧结合变成二氧化碳，二氧化碳是气体，就挥发了，剩下来的就是粗硅。
然后用化学方法把粗硅进行提纯，就得到了高纯度的多晶硅。
把多晶硅加热融化，用一个棒子慢慢的把它拉出来，就成了一个晶圆棒。

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晶圆棒制备好了以后，用机器切成薄片，然后再抛光过，就形成了制造芯片的最重要材料，晶圆片。
因为芯片是方的，所以晶圆片的直径越大，边边角角的利用率越高。
2019年广州已经可以生产出12英寸的晶圆片，这是我国能够成熟生产的最大直径的晶圆片。