什么是晶體管？

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，有時特指雙極型器件），具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關，能夠基于輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關（如Relay、switch）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，實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

2016年，勞倫斯伯克利國家實驗室的一個團隊打破了物理極限，將現有的最精尖的晶體管制程從14nm縮減到了1nm，完成了計算技術界的一大突破。

這些設備由通常用于放大或開關目的的半導體材料制成，也可以用于控制電壓和電流的流動。它還用于將輸入信號放大為擴展區輸出信號。晶體管通常是由半導體材料制成的固態電子設備。電流的循環可以通過添加電子來改變。該過程使電壓變化成比例地影響輸出電流中的許多變化，從而使放大倍增。除了大多數電子設備外，并非所有的電子設備都包含一種或多種類型的晶體管。某些晶體管單獨放置或通常放置在集成電路中，這些晶體管會根據狀態應用而有所不同。

“晶體管是三腳昆蟲型組件，在某些設備中單獨放置但是在計算機中，它被封裝成數以百萬計的小芯片。”

晶體管由什么組成？

晶體管由三層半導體組成，它們具有保持電流的能力。諸如硅和鍺之類的導電材料具有在導體和被塑料線包圍的絕緣體之間傳輸電流的能力。半導體材料通過某種化學程序（稱為半導體摻雜）進行處理。如果硅中摻有砷，磷和銻，它將獲得一些額外的電荷載流子，即電子，稱為N型或負半導體；而如果硅中摻有其他雜質（如硼），鎵，鋁，它將獲得較少的電荷載流子，即空穴，被稱為P型或正半導體。

根據公開資料，臺積電的7nm工藝大約能在一平方毫米的面積上做出1億個晶體管。

一毫米等于100萬納米，于是一平方毫米等于一萬億平方納米。

也就是說，一個晶體管所占面積大約為一萬平方納米，大約就是100納米乘以100納米的方格子。

所謂的7納米工藝，僅僅是柵極(GATE)的厚度。

大概情況參考下圖，橙色的長方體就是柵極(GATE)，它長100納米（圖上沒有標注），高46納米，厚7納米，這個7納米就是工藝的來源。

綠色長方體（長100納米，厚18納米），一端是漏極，一端是源極，圖上并沒有標注出來。

其實不用想那么復雜，你把綠色長方體看成是一個水管管道就行，不用管什么是漏級或者源極，那么柵極(GATE)是不是就像一個水管的閘門或者開關？ 只不過柵極(GATE)這個開關不是控制水流的，而是控制電流的。打開就代表1，關閉就代表0，無數個這樣的開關，就能實現非常復雜的功能。

如圖所示，這一個晶體管大約占據了100納米乘以100納米的小格子，也就是1萬平方納米的面積。