为什么硅用于计算机芯片和其他元件？

地球上有很多材料可以用作铜、石墨、镍……但弗成，为什么？这种材料被广泛用于制造打算组件肯定有某种缘故原由。

这彷佛是一个屈曲的问题，可以用一句话来回答：硅是元素周期表上的第 14 号元素。
只管如此，硅仍旧是最常被引用的电子产品，由于它不仅是大多数建筑材料的紧张身分，而且还是当代数字打算机处理器的根本。

想必您在很多场合都听说过硅谷，这里出身了技能创新和新的领导者，它的名字正是源自硅，“电子产品布局中最主要的材料”。

但除此之外，该元素是电子天下的紧张组件之一，基本上是所有硬件，是当今打算机中所有处理器的根本。
那么，为什么打算机要利用硅呢？让我们来看看：

以下是在打算机芯片和其他主要电子元件的生产中利用硅的 5 个缘故原由：

硅实际上在沙子和岩石中含量丰富，也是地球上仅次于氧的第二丰富元素。

这便是为什么它比镓等其他半导体更适宜这个行业，当然镓比硅更适宜这些任务。
但是，其提取、制造和生产本钱使其无法替代储量丰富得多的元素。

最随意马虎得到的硅来源是沙子。
但从沙子中提取的硅在第一阶段的纯度不足，不能直接用于制造产品，由于它含有0.5%的杂质。

听起来 99.5% 的纯度很酷，但处理器须要 99.9999999% 的纯度。
这种硅被称为电子硅，它可以通过一系列化学反应而得到。

之后，硅被熔化并成长成一个大晶体。
它的重量不到一百公斤，看起来像这样：

此晶体被切割成直径约 30 厘米的板材，并被送往处理器的生产。

天下上制造的险些所有处理器都是基于硅的，由于硅具有得当的内部原子构造，这使得微电路和处理器险些可以以任何配置制造。

硅在这个技能天下中的用场非常广泛，这是由于它的特性使其功能完好，并且对付任何必要芯片的系统中发生的打算过程都是必需的，无论是驱动转子等大略系统还是繁芜系统这须要移动数千条打算指令。

硅在合金化过程后也保持非常稳定。
这使得制造商能够生产半导体、电路或绝缘体等材料。
硅非常可靠，在 CPU 中利用时可以增强某些方面的性能。

选择它的另一个缘故原由是它的耐高温性。
由于电阻是选择晶体管基极材料时的关键成分。

导体电阻低，更随意马虎通过电流，而绝缘体电阻高，可以阻挡电流流动。
因此，我们的芯片、CPU 插槽和 GPU 可以处理繁重的事情负载而不会涌现故障。

硅具有半导体特性。
这意味着，它并不总是导电；它仅在某些条件下才会这样做，而在其他条件下它充当绝缘体：这便是它被称为半导体的缘故原由。

这些特性可以通过一种称为掺杂的过程来改变，这只不过是向硅中添加一些杂质，以使其根据须要或多或少具有导电性。
因此，可以根据晶体管的电气需求来构建晶体管。

硅的这种品质使其成为我们处理器生产中最主要的元素。
在 CPU 中，主要的是电力不应轻易地通过晶体管传输。

由于，对付必须能够始终打开和关闭的晶体管来说，必须有半导体，一种电阻介于导体和绝缘体之间的物质。

任何打算设备，无论是打算机还是智好手机，都在二进制数字系统中运行。
也便是说，所有操作都以 0 和 1 的序列进行记录、打算和显示。
处理器中的晶体管可以被认为是一种开关。

如果电流利过它，则为 1，如果没有，则为 0。
当代处理器中有数十亿个这样的开关。
不同的零和一序列形成信息——程序、音乐、图片、***，乃至文本。

在上一代打算机中，真空管扮演着打算机中晶体管的角色。

确实，硅是地壳中最丰富的元素。
然而，由于它不能直接用于制造产品。
由于制造纯硅须要进行除氧事情，由于险些从未创造其纯净形式。

此外，不幸的是，它在技能领域的生产仅限于少数芯片生产商，这些生产商卖力随后将其供应给其他公司以将其集成到他们的生产线中。
个中，最干系的是三星、博通美光科技、英特尔、高通、台积电。

同样，所有这些都取决于矿物的提取才能生产；也便是说，芯片的生产链中的流程由于彼此之间的步骤而变得繁芜，特殊是由于没有真正的硅替代品可以坚持当前的市场状态。

这便是为什么现在科技产品普遍短缺的缘故原由，尤其是主板芯片和打算机硬件零件。
虽然对零部件的需求增加，但由于大盛行和硅开采问题，产量也低落。

只管硅是必不可少的，但对付技能行业来说，没有真正的替代品来办理这种情形令人担忧。
特殊是考虑到环球数字化的飞跃在所有领域都非常明显。

由于并非任何其他元素都具有所有优点，以是硅确实是我们可以利用的最好的半导体。
事实上，事实证明，利用其他材料我们可以制造更强大、更高效的处理器，但本钱要高得多。

硅还可以提高制造过程的效率，始终方向于生产具有更小晶体管的芯片。
目前，我们正处于7nm时期，但打算模块构建中的制造和架构正在快速向5nm迈进。

然而，硅可以在一定限度内缩小到任何尺寸，因此总有一天须要改变材料或改变方法来改进我们的处理器。