4/14/2023

晶:47~晶片戰爭

【引言】

最近讀完米勒所寫的「晶片戰爭」這一本書, 想多認識「晶」這個字。

「晶」,在一般口語中,出現的是「亮晶晶」,「晶瑩剔透」等, 在形同物體,有「結晶體」,在電子產業出現「電晶體」, 「晶片」等, 因此多學一個單字。

【一字】

晶,是由三個日組成, 表示非常明亮。

說文解字說, 晶,精光,也就是非常光亮。

晶,在教育部電子字典提到,有幾個重要的意思:

亮晶晶,晶是光輝的意思,就是發出光亮。

水晶,是一種結晶外形的石英,成分為氧化矽,可以做為透光鏡或飾品用。

但在教育部字典沒有提到「電晶體」,我們可以來認識電晶體的歷史。 最早是在1926年科學家提出專利認為可以透過控制電阻來提到電壓放大的效果,叫做場效電晶體, 英文是field-effect transistor,1938年有學者用溴化鉀晶體做出實驗,但沒有實用。 到了1947年三位貝爾實驗室工作的科學 家蕭克利(Schockley)、巴丁(Bardeen)和布萊頓(Brattain),分別作出了半導體電晶體的實驗, 前兩人先做出一種, 蕭克利(Schockley)進而做出更好的一種叫做 bipolar transitor, 因而三人共同獲得諾貝爾獎。

1959年,任職於德州儀器的基爾比將電晶體、電容及電阻,並以手工的方式將金屬線連結不同的元件以完成整體電路功能。後來,任職於仙童/快捷半導體(Fairchild Semiconductor)的諾宜斯(Noyce)亦想出類似的方法來將分離的電子元件製作 在同一塊材料上,連接導線的部份是利用金屬沉積的技術來做,因而開啟積體電路。

什麼是晶片與電晶體?可以參考網友的介紹, 基本上, 現在的晶片大約 1平方公分大小https://silverwind1982.pixnet.net/blog/post/362468063 ,這麼小的面積上要能夠放入100億個電晶體,,每個電晶體作為一個邏輯判斷, 可能是AND, OR的判斷。

【一圖】

如果畫出邏輯判斷的圖,畫出一個小小的晶片, 都沒有意思。於是,我以前兩週去日本玩的一張圖來顯示晶片的厲害。

飛機要能從台灣飛到日本,需要多少的電子資訊的交換與控制, 每個座位上都有一台個人的平板,飛機的零組件包含衛星定位,油壓顯示,引擎效能偵測,儀表板等等,一台飛機上有成千上萬個晶片,這種發明,真的是人類發明的極致。

火車的運行,要做到沒有誤點,火車沿途經過的燈號控制, 火車上的廣播,車門的開關,處處都需要晶片。

我們追著櫻花情報旅行,櫻花情報怎麼來的?不是真人到每個地點去查看花開的狀況,而是透過科技的方式去監測與預估,偵測靠的是攝影機與無線通訊物聯網, 預估需要結合衛星對於氣候溫度的預測,雨量的預測,加上AI的運算,這也是需要很多的晶片提供計算。

雖然只是一張車站的櫻花圖,背後有多少晶片在運作啊!