微笑琳----

你去了解一下製程差不多就明白了。你平常看到晶體管很大是用平常用的設備制的。而集成電路里的電路直接在半導體基板通過不同製程工藝製作，所以非常小，比如20nm的晶體管比12nm的晶體管大，相對現在的7nm都大。再說的簡單的元件，電解電容對比貼片電容來比較就直觀些，一個體積很大一個體積很小，一個工作電壓較高一個則低，一個不需太高精一個則需要很高的精度。

jurode

感謝您的閱讀！

在麒麟990中，一塊僅有113.31平方微米的地方，被放入了103億顆晶體管，你可以在下圖看到，麒麟990密密麻麻的晶體管。

而晶體管實際上我們是看不見的，只能通過用高倍電子顯微鏡放大10萬倍才能夠看到，這就是為什麼我們知道晶體管看似很小，拍出來的效果很大。晶體管的低成本、靈活性和可靠性強：下圖是三柵極晶體管。

實際上，在之前，有一家叫做Cerebras Systems的公司發佈的世界最大芯片“WSE”：

所以，別看芯片小，更別小看晶體管，它們的層級排序，所以能夠更好的帶來性能優勢。未來，即使3nm的工藝節點，也會存在問題。

總結下：能夠拍攝出極大晶體管，主要是因為在特殊設備下，可能是顯微鏡等等。當然，知道也沒有意義，處理器的能力不僅僅一個晶體管發揮的，還是其他方面，比如CPU或者GPU 的能力等等。

LeoGo科技

長久以來我們一直都闖入了一個誤區：認為晶體管是越做越小。其實不完全是這樣的。

晶體管是朝著2個方向發展的：

信息電子方向：將晶體管越做越小，越做越快。當今的電腦、手機、通信芯片等都屬於這個範疇。

電力電子方向：將晶體管越做越大，越做越快。其代表產品就是IGBT，它廣泛的應用於軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車、新能源裝備等領域。

下圖就是我們常見到的一些普通晶體管（僅展示部分，並非全部）。因為性能、封裝的不同，所以它們會有不同的外觀。

晶體管的作用

晶體管（Transistor）是一種固體半導體器件，包括二極管、三極管、場效應管、晶閘管等等，它具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調製等多種功能。

晶體管作為一種可變電流開關，能夠基於輸入電壓控制輸出電流，與普通機械開關不同，晶體管利用電信號來控制自身的開合，所以開關速度可以非常快。

1、晶體管構件沒有消耗；

電子管會因為陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣質化。晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍。

2、晶體管耗電能極少；

晶體管消耗的電能僅為電子管的十分之一或幾十分之一。電子管需要加熱燈絲產生自由電子，而晶體管不需要。一臺晶體管收音機只需要幾節乾電池就可以聽半年以上，電子管的收音機就很難做到。

3、晶體管不需要預熱；

晶體管一開機就可以工作。電子管設備做不到這點，開機後需要等待一會。

4、晶體管結實可靠；

普通晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，耐衝擊，耐振動，可以說晶體管使電路小型化、集成化、大規模化成為了可能。

芯片的晶體管為什麼越做越小？

芯片上集成了很多的晶體管，這些晶體管控制了很多電流，如果晶體管的尺寸逐漸變小的話，裡面源極和漏極之間的那個溝道長度L也會相應的縮短，溝道長度變小後，晶體管就會有更快的反應速度，更低的控制電壓。

但進入28nm後再按照以往的經驗來縮減晶體管尺寸，將會失效。當溝道縮短到一定程度之後，在芯片裡面就會因為量子的隧穿效應，此時晶體管關斷。目前業內通過Fin-FET（鰭式場效應晶體管），SOI（在晶體管之間，加入絕緣物質）等技術來解決這個問題。

芯片做小後主要會有以下幾個好處：

1、節能：晶體管大了，走的電路就越多，耗能就越大；晶體管做的越小，電流可以走更多捷徑，多節能環保。

2、性能提高：晶體管越小，同一塊芯片單位面積內能工作的晶體管更多了，性能就更好。

3、減少成本：芯片小了，一個硅片能做成更多的成品芯片，很大程序的降低了成本。

4、減少芯片佔用空間：芯片做小了，我們的電腦、手機才可能做得更小、更薄。

所以芯片的趨勢就是越做越小，越做性能越強。有種說法，當價格不變時，集成電路上能容納的元器件的數目，約每隔18~24個月就會增加一倍，性能也將提升一倍，這就是有名的摩爾定律。所以芯片的進化，就是晶體管變小的過程。

電力電子晶體管為什麼越做越大？

電力晶體管（Giant Transistor直譯為巨型晶體管），是一種耐高電壓、大電流的雙極結型集體管（Bipolor Junction Transistor-BJT）。電力晶體管開關特性好，但驅動電路複雜，驅動功率大。

而IGBT，絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor）也是三端器件（含柵極、集電極和發射極）。IGBT綜合了電力晶體管（GTR）和電力場效應管的優點。

電力電子晶體管之所以會越做越大，得先看一下它的發展歷史：

• 1957年，通用電氣公司（General Electric）根據肖克利的“勾型”（就是PNPN四層晶閘管結構）晶體管結構研製出第一個300V/25A可控硅SCR（後來叫晶閘管）。可控硅能處理較高的電壓電流，開闢了以處理能力為目的的電力電子的新領域。

• 1962年，GE公司研製出第一個600V/200A的GTO（可關斷晶閘管），克服了普通可控硅不能門極控制關斷的缺點。但GTO在實際應用中容易燒燬。

• 1974年，日本東芝等公司採用NTD單晶片並通過計算機模擬技術，在GTO研製上取得突破，生產出1200V/2000A的GTO。而越做越大的雙極晶體管採用垂直結構、達林頓級聯技術以及多元胞集成並聯等技術已經做到了500V/200A/50（電流放大倍數hFE），此時已經稱作GTR。

• 因MOS集成電路在20世紀70年代末得到了飛速發展。1982年，CE公司的美籍印度人B.J.Baliga和Motorola公司幾乎獨自同時發明了IGBT。

• 1984年GE公司的V.A.K. Temple發明性能更為優越的MCT（H），在1991年商品化生產，但在20世紀90年代末因結構過於複雜成品率低而陷於停滯狀態。

• 1972年，日本人西澤潤一採用JFET結構研製出了靜電感應晶體管及晶閘管SIT、SITH。

• 20世紀90年代初，日本三菱公司研製開發的以IGBT為基礎的智能功率模塊（IPM）經過十年的改進，也進入了成熟應用。

• 1995年，西門子公司首次推出了非穿通結構（Non Punch Through）的NPT-IGBT，這在技術上是一個里程碑。因為，NPT-IGBT技術可以使功率開關器件在高溫可靠性、安全工作區、超高耐壓、低成本、高開關性能等諸多方面同時得到顯著提高。採用NPT-IGBT技術及GTO圓片工藝，目前已經可以做出6500V/600A的NPT-IGBT。

• 在20世紀80年代認為要大大發展的功率集成電路（PIC-Power Integrated Circuit）主要包括高壓集成電路HVIC和智能功率集成電路（Smart Power IC）有所發展，但發展不快，應用範圍也較小。

• 當今電力電子器件正朝著高可靠、高功率頻率積、高集成化、高智能化、低成本化、高允許工作溫度的方向發展。

從上圖可見，如果沒有電力電子晶體管，在宏觀的世界裡就不會帶給我們帶來這麼多便利，芯片也很難越做越小。

晶體管不管是從微觀和宏觀的發展都改變了這個世界，促進了整個時代的發展。它是建設現代化信息社會的基石。

以上個人淺見，歡迎批評指正。喜歡的可以關注我，謝謝！

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匯聚魔杖

因為芯片裡的晶體管你看不到啊，而且晶體管的確也有大的啊，比如電子原器中常見的三極管也屬於晶體管啊。

而且芯片裡的晶體管可不僅僅只是成千上萬，而是數以億計，比如蘋果手機的A13處理器就集成了85億個晶體管，頂級桌面級CPU的撕裂者3990X內部更是集成了395億個晶體管。你看看蘋果的整個封存處理器也就一元硬幣的大小，3990X也不過半個巴掌的大小，你想想這玩意上面鋪滿數以億計的晶體管那這晶體管才多大，實際上如今的繼承芯片別說你用肉眼看，就是拿顯微鏡都看不到，只有用隧道掃描顯微鏡這種尖端科研的器材才能看到上面的晶體管，所以你說這怎麼辦，當然你要是非要搜索芯片的顯微鏡圖還是能看到的，但這對你瞭解晶體管是啥沒啥意義啊。

芯片的顯微鏡圖

開著皮卡打坦克

因為小的拍不到圖片。

現在CPU已經開始使用10nm的技術製造，雖然並不代表晶體管就是這麼大，但是一粒灰塵都比晶體管大得多，這麼小的尺寸基本上只能用電子顯微鏡才能看到，想要拍到應該只能在芯片還沒封裝的時候，在無塵室裡才行。這應該只有cpu生產廠家內部才能拍到，決算他們內部有，這些圖也不可能流傳出來。

下面一張是40倍顯微鏡下的暴力拆解的CPU芯片圖，型號是Pentium D 820，製程是90nm。

下面是一張800倍

完全看不出來這是晶體管，只有很多色彩斑斕的點，顯然顯微鏡的放大倍數不夠。估計萬倍或者更高的放大倍數才能一窺真容。

晶體管有很多種，LED燈也是晶體管的一種，由於大規模集成電路里晶體管拍不到，所以平時搜索晶體管顯示的都是像led燈這種相對較大的。

科級雞

    華為的麒麟990處理器，採用了7nm工藝製程，集成了103億個晶體管。這103億個晶體管密密麻麻的分不到只有指甲蓋大小的手機Soc中（14mm*14mm）。比拇指還小的芯片集成了上億個晶體管，那麼小的晶體管是什麼樣子的呢？下文具體說一說。

    一個晶體管的結構

    晶體管主要由源極（Source）、漏極（Drain）、柵極（Gate）組成，大體結構如下圖所示▼。

    集體管工作時，電流從源極（Source）流入漏極（Drain），柵極（Gate）相當於閘門，負責控制兩端源極和漏極的通斷。電流會損耗，柵極的寬度就決定了電流通過時的損耗，直觀的表現就是手機的發熱和功耗，柵極的寬度越窄，功耗越低。

    柵極的寬度，就是我們經常聽說的XX nm製程工藝，比如麒麟990採用了臺積電7nm製程工藝。

    手機處理器

    簡單說一下手機處理器，即Soc。處理器不僅包含了CPU，還包括了GPU、DSP、ISP、內存控制器、基帶等等，而這些都集成到指甲殼大小的芯片中：

• CPU單核性能決定了程序打開速度，蘋果手機的A處理器單核性能可以說“天下無敵”了；

• GPU性能決定了遊戲幀數，高分辨率顯示輸出，如果GPU性能差，那麼大型遊戲就會卡頓；

• ISP性能決定了拍照的畫質和體驗，典型的例子就是MTK的處理器，拍照畫質一般；

• WiFi模塊決定了手機無線速率和穩定性，大部分手機僅支持雙通道；

• LTE性能決定了4G上網的速度，信號的穩定性，蘋果手機是個例外，沒有自己的基帶，集成了英特爾基帶的iphone xs系列手機頻繁出問題。

    總之，網上看到的芯片圖片，能看到晶體管的佈局，都是在顯微鏡下看到的，放到了幾十萬倍的結果。指甲殼的芯片集成了上億顆晶體管，包含了CPU、GPU、ISP、基帶等模塊，各個模塊之間可以高速通信。

Geek視界

問題：小白問一個愚蠢的問題，芯片裡有由成千上萬的晶體管，為什麼在網上搜索晶體管圖片都非常大？

回答：現在的CPU真的很小很小很小很小，但是網上的晶體管圖片都非常大，因為大部分都是渲染圖來的。

我們看到的當然是一塊芯片的圖片，但是有人用X光一照就能看到它的面積和分佈圖了。

實際上，麒麟990也只有指甲蓋一樣的大小的，比圖中的還要小，然而這麼小的面積中，竟然能夠容納了103億顆晶體管。

那麼，網上能夠看到一根一根的晶體管的圖，它們是真的把晶體管放大並且拍照嗎？這個可能性不是沒有，但是實際上更多的是渲染圖。即使是專利圖，也是做一個示意的而已。

（某個晶體管和半導體專利的示意圖）

也就是說，大概的晶體管是怎麼樣的，然後根據設計的需求，覺得怎麼好看，就怎麼P，進行視覺渲染，這是方便宣傳或者是教學的時候使用。

真正的晶體管並不是這樣的！即使是通過專業的顯微鏡，放大了10萬倍，實際上的情況跟我們網上的渲染圖也是不一樣的！

說白了，網上的晶體管的圖，大部分都是為了好看，而P得很好看的。

太平洋電腦網

一、芯片由晶體管構成，一塊芯片上百億晶體管

我們知道芯片是由晶體管構成的，比如麒麟990 5G版有103億個晶體管，而蘋果也給我們介紹了蘋果的A13芯片有85億顆晶體管，比華為的麒麟990少了18億顆晶體管。

而麒麟990 5G版這顆芯片有多大？10.68mmX10.61mm，面積就只有113.31平方mm，有多大？就你的指甲蓋這麼大小。

在這樣的情況下，放進去103億顆晶體管，你覺得晶體管有多大，你看得出來麼？很明顯是看不出來的，所以要想讓你理解晶體管，就得放大。

二、之所以這麼大，是放大的，否則誰看得清？

這就回到題主的問題了， 為了讓大家更瞭解芯片，更清楚晶體管，甚至是芯片的工作原理，所以網上的圖片都是放了大的芯片內部結構圖。

另外值得一提的是，由於本來晶體管太小了，並且排布也不會這麼均勻好看的，所以網上為了讓大家看得清，看得更懂，所以都是進行了渲染排列的，讓大家更容易理解，所以不要被網上的圖片矇蔽了，只是學習需要，真正是什麼樣子的，其實誰也說不好，真的太小太小了，網上的圖是理想狀態下的樣子。

互聯網亂侃秀

這是一個簡單的問題。但是如果從事的不是這個行業，就會覺得很陌生，俗話說：隔行如隔山！

晶體管只是一個統稱，可以包括：二極管、三極管、穩壓管，也可以是功率管、放大器等等。總之，晶體管都是由半導體材料加工而成的。我們又經常把它們歸屬到分立元件一類。

隨著世界上電子科技的發展，開始出現了集成電路，再後來又推出了門陣列GAL、PAL 以及可編程的大規模集成電路芯片，也就是將所有的電路集成到一小片半導體材料“硅鋼片”上，通過高精度的光刻機來實現這種高尖端的製造工藝！而這些芯片其實就是由無數個最基礎的晶體管電路搭建、組合而成的！

如果說你在網上見到的晶體管很大，那說明你看到的只是一些大功率的管子。它們通常適用於電流很大的強電控制場合，所以採用的晶體管功率也一定很大。而功率大就要求其散熱性能一定很好，而要達到良好的散熱就只能加大功率管的體積！具體原因還有很多，這裡不在多述了！

MM8421

我是電子及工控技術，我來回答這個問題。我們經常在網絡上搜索看到的晶體管都是分立元件製作的半導體器件，這種器件的特點是可以加載較高的電壓和較大的電流，比較典型的晶體管有流控型的三極管和壓控型的場效應管。而芯片裡確實有成千上萬的晶體管但是這兩者的製作工藝和製作方法是截然不同的，下面我與朋友們簡要說說兩者的體積如何差距如此之大。

先說說晶體管的製作，由於剛才講過分立元件的晶體管是一種以小電流控制大電流或者以低電壓控制大電壓的器件，比如晶體管有的用幾伏的電壓去控制幾十伏的電壓甚至上百伏的電壓。這就要求就要用一種特殊的加工工藝設法使N型半導體和P型半導體結合在一起，構成一個面型的PN結這樣才能經得住大電流或者高電壓的“考驗”。這種使PN結能夠結合在一起的方法一般用“擴散法”進行結合。這樣一來單個的晶體管必須有一定的體積才能承受住如此的“考驗”。另一個方面這些PN結在流經大電流的時候會發熱，特別是大功率的晶體管還需要有金屬散熱片幫它去“降溫”。鑑於以上兩點分立晶體管在製造時必須要有一定的體積才能確保使用的穩定性和安全性。

接下來再說說芯片裡的晶體管為什麼這麼小，我們先從宏觀來講，芯片一般都是作為控制用的大規模集成電路，集成在芯片內的晶體管一般都是在弱電壓和小電流的環境中工作，比如有的整個芯片採用三點幾伏的電壓。它們所形成的PN結都是點接觸的。這在製作工藝和結構上就決定了芯片裡的晶體管可以做的非常小。這種非常小的晶體管需要經過許多道的工序才能“修成”正果。一般都要經過硅單晶的製作、硅晶片的製作與處理、氧化膜的製作、光刻與刻蝕、參雜、分片、結合最後再封裝。這樣經過一整套的工藝加工流程最後才能形成小如“塵埃”的晶體管。

由此可見由於是製造工藝和方法的不同以及它們在電路中使用的場合和作用不同決定了其體積的不一樣。

以上就是我對這個問題的看法，歡迎朋友們參與討論，敬請關注電子及工控技術，感謝點贊。

關鍵字: 平常 製程 科技