0923逛南京珠江路,我看懂了半导体这回事

0923南京,天有点阴。我转进珠江路犄角旮旯的老电脑城,找一个认识了五六年的老板淘旧CCD的零件。 蹲在玻璃柜台旁翻了半小时,指尖沾了一层灰,摸出来一堆大小不一黑不溜秋的方块。 “这都是什么?”我抬头问。 “半导体啊,”老板点了根烟,吐个烟圈,“现在的年轻人,只知道这玩意儿能卡脖子,没人知道它长啥样。”

你每天摸它几百次,没认真看过它

我们天天刷手机,拍视频,扫二维码付账,手机里的每一次计算,每一秒亮屏,全靠这些不起眼的黑方块。上学的时候课本说,半导体是导电性介于导体和绝缘体之间的材料。说实话,说了跟没说一样。谁会没事管你导电性怎么介于中间?你只要知道,现在所有你能叫得出来的电子设备,核心全是半导体做的。

我前几年去东莞的小型电子厂参观,流水线工人插元件,一个指甲盖大的二极管,五分钱一个,也是半导体做的。你家的LED灯,千兆路由器,甚至智能马桶的感应装置,都离不了这玩意儿。

绝大多数人刚听到半导体,直接就联想到手机芯片,这错得离谱。半导体是一类材料,芯片只是半导体千千万万成品中的一个,二者根本不能画等号。大到电站用的功率器件,小到耳机里的信号放大器,全是半导体做的。

南京珠江路老电脑城旧半导体芯片摊位
南京珠江路老电脑城旧半导体芯片摊位

说穿了,半导体的核心作用就是做开关

别跟普通人扯什么载流子迁移率,什么禁带宽度,那是给研究所博士生看的。对我们来说,半导体最牛的地方,就是可以精准控制它“通电”还是“断电”。

通电就是1,断电就是0。所有的计算机程序,所有的AI大模型,所有你存手机里的照片和视频,本质上就是亿万个1和0堆出来的。对吧?

几十年前刚发明晶体管的时候,一个半导体开关就占了快一平方毫米,那时候一台计算机,能占一整个大房间,算力还不如现在你手腕上的智能手表。现在呢?指甲盖大小的芯片,能塞下一百多亿个开关。每个开关,比你的头发丝细几万倍。比普通流感病毒还小。

把这么多开关塞到这么小的地方,还得保证每个开关都能正常工作,这个难度,真的想都能想到。相当于你要在整个天安门广场,把每一粒芝麻都精准摆到指定的位置,差一微米都不行。差一丝,整个芯片就直接报废。

半导体晶圆切割后芯片特写
半导体晶圆切割后芯片特写

为什么半导体总能霸占热搜?

为什么半导体总能霸占热搜?
为什么半导体总能霸占热搜?

说白了,现在所有的科技进步,底座都是半导体。你要跑AI大模型,就得有更多更强的芯片;你要造新能源汽车,一台车就要上百颗功率半导体;你要发卫星,就得有能扛住太空辐射的特殊半导体器件。整个现代科技树,根就在这里。

网上一提起半导体,不是喊“大突破”就是喊“全完了”,两头跳。说实话,真没那么极端。那天老板翻出一块八十年代国产的老芯片给我看,比我大拇指还大,上面才几千个开关,放在现在,连个最基础的智能手环都带不动。我们整个产业追赶的时间,满打满算才几十年。人家从第一只晶体管发明到现在,快八十年了,攒下来的工艺、经验、供应链,不是说赶上就能赶上的。

也别觉得半导体就只是光刻机的事。从硅矿提纯,到拉成单晶硅棒,再切割成薄薄的晶圆,再光刻、蚀刻、掺杂、封装、测试,前前后后几十道工序,每一步都有极高的门槛,任何一步差一点,出来的就是废品。哪怕是看起来最低端的封装,要把几百亿个晶体管的引脚接对,也不是随便哪个厂就能做好的。

不过话说回来,也没必要妄自菲薄。这些年我们从只能做最便宜的二极管,到能设计生产顶级的手机芯片,进步速度已经足够惊人。只是太多人太急,恨不得明天就把所有产业链都攥在自己手里,哪有这么容易的事?

那天我走的时候,老板把那块八十年代的老芯片塞给我,说拿回去当纪念。我现在把它放在我的电脑显示器旁边,黑不溜秋一块,摸起来带着磨砂的质感,谁能想到,就是这种看起来完全不起眼的小东西,现在牵着全世界的神经呢?天知道再过三十年,它会把我们带向什么地方。

作者|科技

排版|科技

审核|见微

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