半导体从来不是“某种材料”，是一套拧巴的脾气校准规则
没人会拿纯硅当电线用，也没人会拿纯硅当绝缘塞。它本身的导电性，跟窗玻璃差不了多少，几乎不导电。 但你要是往里面掺一丁点别的元素，比如磷、硼，它的导电性就会跟着你掺的量、掺的位置、甚至掺的时候的角度，发生天差地别的变化。 所谓的半导体工艺，本质上就是给硅片做“微区导电性定制”——在指甲盖那么大的一块硅片上，精准给几百万个小区域下指令：这里要能顺畅导电，这里要完全绝缘，这里的导电能力要刚好卡在某个阈值，加一点点电压就通，撤了电压就断。 真不是切得越薄就越厉害。是你能在多小的区域里，把这些导电边界划得足够清楚，不让电流乱跑串到别的区域里。 我之前总觉得，做半导体的工程师跟魔术师差不多。毕竟你想啊，肉眼根本看不见的离子束，打在硅片上，就能把一个本来不导电的区域，变成可以传递电信号的通路，这跟在玻璃上刻出能导电的隐形电路有什么区别？
为什么三年前的手机芯片，现在烫得能煎蛋？
说出来你可能不信，不是芯片本身“老到坏了”。是你现在打开的APP，对它的指令要求翻了好几倍。 三年前你打开微信，它要调用的计算模块，大概占当时芯片总面积的15%，剩下的85%区域都在低功耗待机，温度自然压得很低。现在呢？微信启动要加载动态表情、要预加载短视频信息流、要给你推附近的直播入口，这些计算量堆上去，相当于把芯片上能干活的区域全占满了，连之前留出来当“散热缓冲区”的电路都在满负荷转，不烫才怪。 上次拆那个旧手机的时候，我摸了摸它的散热片，薄得跟一片铝箔似的。本来芯片设计的时候，就没准备扛这么大的计算量，你硬要它跑现在的APP，就像让六十岁的老大爷跑马拉松，不喘到冒烟才是怪事。 之前跟一个在晶圆厂做工艺的朋友吃烧烤，他说最搞笑的是什么？是好多网友觉得只要能做更先进的工艺，所有问题都解决了。真不是。更先进工艺做出来的芯片，单靠手机那块小小的散热片，根本压不住满负荷的温度，你就算把电路线宽再缩一半，该烫还是烫。 不过话说回来，也不是说先进工艺没用。只是大家总容易把技术的进步想得太线性，觉得只要把尺寸缩得足够小，所有性能问题都会迎刃而解——实际上物理定律就摆在那儿，根本绕不开。那些被吹上天的半导体神话，其实藏着最朴素的物理常识
现在总有人把半导体的进步说得像开了无限挂，好像再过十年就能把科幻片里的智能机器人做出来。但实际上，当你把电路的线宽缩到几个原子那么厚的时候，电子根本不会老老实实沿着你画的线路走——它会像下课时间在走廊里乱跑的中学生，直接窜到隔壁的电路里，串扰、漏电、发热，全是绕不开的问题。 去年去参加一个行业小沙龙，有个做了二十年半导体器件的老工程师，端着个泡了枸杞的保温杯说，现在好多新入行的年轻人，总想着靠算法把这些物理问题绕过去，根本不承认——当你把器件缩到原子尺度的时候，那些量子力学的效应是躲不开的，不是你画个更漂亮的版图就能解决的。 真的。 他说他刚入行的时候，整个车间的设备加起来还没有现在一个单片清洗机贵，大家做的芯片，面积差不多有半个巴掌大，跑个简单的计算器程序都要等三秒钟。 我妹上次写作业写累了，凑过来问我，那半导体以后是不是就发展到头了？ 也不是。之前大家觉得硅片上的电路缩到10nm就已经到极限了，结果后来大家发现，没必要在平面上硬挤啊——可以把芯片叠起来，像盖楼一样，一层一层摞。 三维堆叠的核心逻辑，本质上是从“摊大饼”的平面思维，转成了“盖摩天楼”的立体思维，不用硬把所有电路挤在同一块硅片的平面上，而是在垂直方向上给不同功能的电路留位置，既减少了串扰，又提高了集成度。
作者|科技
排版|科技
审核|柚子