世界最量产发明非你所想：现代晶体管背后的秘密

快速阅读: 现代晶体管为金属氧化物半导体（MOS），基材为硅，尺寸3-5纳米。计算机中晶体管数量从1971年的2,300增至数十亿，未来可能使用新材料如二维晶体管继续缩小尺寸。

现代晶体管

吉万·GB/盖蒂图片社

晶体管是用于开关功能的相对简单的机器，存在两种状态：开或关。这构成了电子设备使用的二进制计算语言，而晶体管是其中的关键组件。现代晶体管是金属氧化物半导体（MOS），其基材材料为硅。MOS非常微小，肉眼无法看到单个晶体管，尽管在计算机芯片中它们是基本组成部分。

一台计算机通常有数十亿个晶体管，分布在CPU、RAM、GPU和固态硬盘（SSD）上。单个CPU可包含约400亿个晶体管，具体数量取决于型号。回顾过去，1971年英特尔芯片上的晶体管数量为2,300个，可见数量的增长幅度。这一增长很大程度上归功于微型化技术的发展，现代晶体管的尺寸受到硅原子大小的限制。目前，现代晶体管的尺寸在3-5纳米之间，而在2021年7月，已经生产出了1纳米的晶体管。

由于硅原子的直径约为0.2纳米，因此不可能制造出比这更小的晶体管。幸运的是，硅并非唯一能支持超导晶体管的基材材料，未来可能通过使用其他材料，如二维晶体管，实现更小尺寸的晶体管。无论怎样，随着每台计算机和电子设备都配备数十亿个晶体管，人类或许永远不会超越这一最广泛生产的发明的数量。不过，转向量子计算可能会改变这一局面，因为这项新兴技术不再依赖晶体管，而是使用量子位。

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