芯片为什么有几十亿个晶体管 为了更大的算力处理

众所周知，芯片是当今科技含量最高的东西，一个几平方厘米的芯片上面分布着上百亿的晶体管，其技术难度可想而知。

芯片中的晶体管它是一种调节电流或电压的装置，可以开关或放大信号，作为集成电路中的基本元素，集成电路由大量与电路互连的晶体管组成。打个简单比方，电流就像水的流量，电压就是水的压力，相同管径下，水压越大，水的流量也就越大，相同水压下，管径越小，水的流量就越小。

当芯片设计好了之后，就要制造出来，晶体管就是在晶圆上直接雕出来的，晶圆越大，芯片制程越小，就能切割出更多的芯片，效率就会更高。

举个例子，就好像切西瓜一样，西瓜更大的，但是原来是切成 3 厘米的小块，现在换成了 2 厘米，是不是块数就更多。所以现在的晶圆从 2 寸、4 寸、6 寸、8 寸到现在 16 寸大小。

制程这个概念，其实就是栅极的大小，也可以成为栅长，它的距离越短，就可以放下更多的晶体管，这样就不会让芯片不会因技术提升而变得更大，使用更先进的制造工艺，芯片的面积和功耗就越小。但是我们如果将栅极变更小，源极和漏极之间流过的电流就会越快，工艺难度会更大。

芯片的工艺制程决定了晶体管的数量，当然也就直接决定了CPU的性能。计算机系统是一个二进制的世界，这主要是因为电路的原理，电路开关闭合对应了计算机语言的0和1，而每一个晶体管都有这样的状态值切换，而上百万，上千万个，甚至到如今的几十亿个晶体管。

其可以组成的电路复杂程度难以想象。而芯片的主要部件，如ALU（算术逻辑单元），Registers（寄存器组），Control Unit（控制单元）都是由这些数以亿计的晶体管构成，而晶体管数量越多，C芯片所能处理的数据和算力也就越强大。

目前芯片制程已经发展到了3nm之下了，到了3nm之后，目前的晶体管已经不再适用，半导体行业正在研发新的前进之路。