分類: 百科 常識(shí)詞典 編輯 : 常識(shí) 發(fā)布 : 03-22

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為什么現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)是建立半導(dǎo)體行業(yè)基礎(chǔ)上的？半導(dǎo)體的原理是什么？4 個(gè)答案

答案 1：

原因是半導(dǎo)體太適合做計(jì)算機(jī)了。 在半導(dǎo)體發(fā)明之前，計(jì)算機(jī)的元件是真空管。比如1946年出現(xiàn)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)：ENIAC。 但是從能耗、速度、可微縮性上真空管都比較沒有發(fā)展空間。 計(jì)算機(jī)的工作模式是把萬(wàn)事萬(wàn)物從連續(xù)的、模擬的狀態(tài)化為離散的、數(shù)字的狀態(tài)，正好跟transistor開/閉的模式對(duì)得上。然后半導(dǎo)體很適合做小，把計(jì)算能力提升上去。

答案 2：

半導(dǎo)體材料學(xué)是信息科學(xué)與材料科學(xué)的交叉學(xué)科。其主要分類有：半導(dǎo)體材料、微電子學(xué)與集成電路、半導(dǎo)體光電子學(xué)、半導(dǎo)體物理等等。正因?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，才造就了計(jì)算機(jī)性能的大幅提升。而計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展完全依賴于此，就像軟件依賴于硬件性能一樣。

答案 3：

半導(dǎo)體工藝決定了CPU的性能，半導(dǎo)體的制造工藝13nm制造出來(lái)的CPU肯定比65nm工藝制造出來(lái)的CPU更小，功耗也更低。CPU的設(shè)計(jì)架構(gòu)也很重要的，CPU的設(shè)計(jì)決定了是RISC指令集還是CISC指令集（最底層的匯編語(yǔ)言），這也直接決定了某些軟件能在X86的機(jī)器上能運(yùn)行，但換了另一臺(tái)機(jī)器就不能運(yùn)行了。你可以看《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：量化研究方法》。至于半導(dǎo)體原理，半導(dǎo)體是從最簡(jiǎn)單的PN結(jié)開始的，正向電壓導(dǎo)通，方向不導(dǎo)通。當(dāng)然實(shí)際的電壓和電流曲線都是比較復(fù)雜的。半導(dǎo)體材料一般都是硅鍺這些材料，在這些材料上摻雜了微量磷元素，這塊區(qū)域由于電子比較多一點(diǎn)就稱為P區(qū)。如果摻雜了+3價(jià)的元素就是N區(qū)。P區(qū)和N區(qū)結(jié)合在一起會(huì)形成一個(gè)PN結(jié)，-有一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)。這方面可以看王堒寫的《半導(dǎo)體物理》，有了簡(jiǎn)單的邏輯就好辦了，在這個(gè)基礎(chǔ)上就可以建立更復(fù)雜的邏輯了。當(dāng)然芯片制作的工業(yè)流程是比較繁瑣的，先是設(shè)計(jì)電路，然后映射版圖，去生產(chǎn)線流片，最后封裝。網(wǎng)上應(yīng)該有這方面的-的，看下可以獲得一些比較感性的認(rèn)識(shí)。

答案 4：

因?yàn)槟愕挠?jì)算機(jī)全是由芯片構(gòu)建的，而芯片就是半導(dǎo)體材料制成的

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