在開講前，我把今天講座涉及的關鍵詞列出來，第一個是集成電路，第二個是芯片。其實，芯片就是集成電路，是它的一種簡稱。第三個是管芯，第四個是晶體管，第五個是矽圓片，簡稱“矽片”。

一、手機裡的秘密

手機，我想大家都非常熟悉，但大家有沒有想過，手機裡面到底有什麼？今天，我們就“層層剖開”手機探尋其中的秘密。

如果拆開手機殼，我們首先看到的是一塊電路闆，以及電路闆上的很多電子元件，而其中的一些黑色塑料方塊就是集成電路（芯片）。這就是第一個和第二個關鍵詞集成電路和芯片。

如圖所示，電路闆上的五個紅點就是集成電路。也就是說，這部手機裡有五個集成電路，或是五個芯片。

那麼筆記本電腦呢，會有多少個集成電路？筆記本電腦要比手機複雜得多，集成電路的數量也多得多。

如圖所示，圖中紅點所标示出來的就是集成電路，而且僅是電路闆的一面，還都是面積比較大的。也就是說，另一面還有大大小小、許許多多的集成電路。

集成電路根據功能設計的不同、樣式也各不相同，比如華為研發的用于5G通信的麒麟990芯片。

現在，我們知道了手機裡有很多集成電路，那麼集成電路裡有什麼樣的秘密？

如圖所示，我們把集成電路的塑料外殼拆下一個角，就會看到集成電路最關鍵的部分——管芯。這就是我們開篇提到的第三個關鍵詞。除此之外，我們還會看到外殼引線和内部連線。通過外殼引線和内部連線将信号傳輸到管芯上。可見，一塊集成電路就由這四部分組成。

那麼接下來，我們來看看集成電路最關鍵的部分管芯裡有什麼？實際上管芯非常非常的小，需要在顯微鏡下才能看清楚。

如圖所示，上方長方形圖片就是管芯在顯微鏡下的圖片，這是由幾十張圖片拼接而成的。但這複雜的結構，大家很難看清楚。那麼，我把左上角的綠色方框處繼續用顯微鏡放大，大家就看到了左下角的圖片。圖片中的白色方塊就是管芯的引出端，中間是一些密密麻麻的線條。那麼，這些線條是什麼？我再把這部分放大。

如圖所示，大家看到的這個綠色電路闆，主要由集成電路生産最常使用的襯底材料矽制成。上面有非常多的白色方塊和線條，也就是晶體管和金屬連線。這就涉及第四個關鍵詞晶體管。

那麼，晶體管是什麼？簡單地講，晶體管是用半導體材料（矽）做的可以放大電信号的元件。

如圖，左邊展示的是一種晶體管的結構，右邊顯示的是這種晶體管的符号。

那麼，晶體管是由誰發明的？1948年，威廉·肖克利、約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓在經過多次失敗之後終于實現了第一個半導體晶體管。三人也因此在1956年獲得了諾貝爾物理學獎。

小結：我們通過把手機層層拆解，了解其中的電子元件，從電路闆到集成電路，也就是芯片，再到集成電路最關鍵的部分管芯，以及管芯内部的晶體管和金屬連線。可以說，手機裡最重要的電子元件就是集成電路（芯片）。

作者：王水弟 北京市老黨員先鋒隊總隊科技科普服務團副團長

本文節選自宣講家網文稿《 王水弟：集成電路的奧秘 》

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