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文章来源：村落头二旧
本文讲一下一个神奇的小部件：芯片。
你用过芯片吗？
什么是文化，如果说文化便是“日用而不知”的习气，那么，芯片便是当代人类的文化。
无论是冰箱、彩电、汽车、打算机、手机，都须要大量的芯片进走运算，发出指令旗子暗记，可以说只要有电的地方就有芯片。
只是芯片隐蔽在机器之中，我们看不见，表示给我们的是外部的功能实现，以是大家也就看不到芯片。比特币矿机的发展，让人们把稳到算力芯片，9nm、7nm、5nm的词汇也开始传入大家的耳朵里，觉得很厉害，至于怎么厉害，多数人也只能说出，数字越小越厉害，挖比特币的效率越高。
这种回答，显得有些软弱，如果是从业者，这样的回答就显得缺少职业素养，但是，也不怪人们的认知问题，由于本来没有几个人说得清楚，本日我就考试测验以一篇文章，把这块骨头啃下来，建立知识框架，让我们明白，美国人的芯片封锁是怎么回事？矿机芯片是怎么回事？芯片的实质到底是什么？
随着美国对中国芯片技能的封锁，芯片这个名词，又一次成为环球热点，那么为了理解芯片，我们从最根本的原子构造讲起。
你没有听错，便是原子构造，不过我会讲得非常轻松愉快，会将阅读流程近似于看电影的体验。好了，系好安全带，准备发车。
上图类似飞镖靶子的图形，便是碳原子的原子构造，中间一个电子核，最外边有四个电子，统共六个电子。
硅原子的核外电子层数比碳原子多了一层，多了四个原子，最外层的电子是元素最表示化学性子的地方。也便是说，硅原子会比碳原子更加活泼，由于最外层的电子间隔原子核比较远，电子核的正电对电子的负电荷吸引力就较弱。
宏不雅观上表现为随意马虎失落去电子，除了氢和氦之外，其他原子，和别的元素结合达到8电子后就会形成稳定状态。比如大家每天吃的食盐的紧张组成是NaCl，Na失落去一个电子，Cl得到一个电子，各自都是8电子构造。这种便是离子键。其余一种是共价键，不同原子核可以共用电子形成共价键，比如两个碳原子，放到一起，每个原子外边有稳定的八电子构造。
碳族元素最外层是4个电子，处于中间位置。如果最外层是1个电子，就随意马虎失落去电子（比如Na），最外层是7个电子就随意马虎得到电子（比如Cl）。中间位置的碳族元素，处于中间态，以是可以失落去也可以得到，这就涌现了最主要的一个词：半导体。
Si下面的Ge（锗）、Sn（锡），Pb（铅）则直接成为了金属元素直接就可以导电。Si上面的元素C是构成地球上有机生命体的根本，而Si硅本身就成为完美的半导体材料，硅谷的名字也是这么来的，以是，很多科幻小说，说碳基生命和硅基生命的根据也是源于此处，但是硅基生命和碳基生命的天生事理是不同的，前者是逻辑电路导通，后者是共价键有机归天合。直白一点便是硅基生命是变形金刚那一类，碳基生命是我们人类这一类，扯远了。
现在已经找到了好的材料，怎么实现逻辑电路呢？
一边放硼元素B，一边放磷元素P，分外光芒一照射，B和Si天生共价键，P和Si也形成共价键。
以是，对付8电子稳定构造，B和Si只有7个电子，少了一个电子；而P和Si有9个电子，多了一个电子。这就涌现了一个趋势，虽然大家都不是金属，但是有了金属的性子，多的一个电子，就有跑到少一个电子地方的趋势。由于中间部分是半导体Si以是电子不会跑来跑去，而是就呆在那里待命。
等待什么命令呢？加上电压。如果电压从B到P，也便是B这边是正极，P那边是负极，电子就会在电压浸染下，从右边跑到左边。电压反过来，就导不通。这便是二极管单引导通的事理。
根据二极管事理就形成了上图所示的逻辑门。“与门”“或门”“非门”，然后这些逻辑门进行拼接就形成了逻辑更加繁芜的电路，打算机的天下就此打开。0和1在机器里有规律地蹦来跳去。
大略的逻辑算法，常常亿万次的打算就可以集成为繁芜的电路实现功能。
电路材料从真空管变成晶体管，从20世纪八九十年代，打算机的大发展，导致了对运算能力的需求不断提高，很多发达国家开始大力投入芯片的研究，那时候我国经济培植刚刚有些转机，自然没有能够全力投入研发。
电脑的CUP发展迅速，于是英特尔公司的创始人之一戈登摩尔，提出了摩尔定律，也便是18个月芯片性能增加一倍。这个定律基本上是拍脑门说出来的，由于这只是一个不雅观测规律没有什么真正的理论支撑。
下面看一下，芯片的制作流程。
首先从沙子里高温提取出单质硅，这里的硅是稳定的晶体构造，做成一个硅柱（硅锭）。
然后把切成很薄的圆片。
然后，光刻。在圆片上面涂上感光材料，然后在强光的照射下性子会改变，从不溶于水变成溶于水。掌握光芒，去照射不同的位置后，用水一冲，得到了凹槽。
凹槽中是露出硅单质的，然后对不同的部位掺入上文说的硼和磷，逻辑电路就在凹槽中形成，多余的硅也可以用堕落液给弄掉（感光遮盖的方法）。这样就形成了一个一个的晶体管，当然，凹槽中也可以参与金属材料，这样形成电容电阻等电子元器件。
开个脑洞，人类几十亿人如果每个人在高档文明的眼里只是一个晶体管的话，那么，地球的运算能力对付高档文明也便是一个指甲盖。
光刻的精度决定了芯片的质量，晶体管的尺寸已经小到指甲盖大小的面积上，能集成10亿个以上的晶体管。光刻机很主要。设计环节（包含软件设计环节）非常关键，核心代价险些都牢牢节制在美国手里。
现在的问题是，为什么中国能干出格力、小米、海尔这样的企业却做不出来芯片呢？
手机、家电可以用中国的人口红利和廉价劳动力，我的东西做得多做得好，又非常便宜，我直接打开销路去打低端市场，然后走到中高端，高端，赚了钱不断迭代到最好就好了，别的国家很难和我们竞争了。
那么，芯片为什么不可以从低端市场做起逐步发展？
网上都在说国家投入不足，资源错配，起步晚等等问题，实在这些都不是根本的问题，其他行业也有同样的问题，还是战胜。
由于芯片行业险些没有廉价低端市场，也便是说你做了芯片必须是顶级的，一样平常般的芯片根本没人用，不但是由于性能，由于你的烂芯片比人家的好芯片还贵！
连价格上风都没有。
芯片行业更新速率快，市场永久最须要最高性能的芯片。设计、流片、生产等等环节，都须要大量资金投入，但这个不是问题，由于新一代芯片需求量巨大，直接把本钱摊薄了，利润可不雅观的情形下，没有必要卖到客户承受不起。实在芯片的价格从一定程度来说已经是非常便宜了。以是市场上，全部都是第一流级的芯片，芯片业险些没有低端市场。
那为什么中国矿机厂商的芯片为什么可以领先？
有几个缘故原由：
第一，ASIC算力芯片本身的逻辑电路极为大略，不须要完成繁芜的运算，只是哈希碰撞找数而已，功能非常单一，随意马虎设计出来。这一点要承认，不信你去设计生产出来英特尔芯片试试，天下上第一台ASIC矿机也是美国搞出来的，不过我国公民的勤恳聪慧以及成本的涌入（便是赢利，赚大钱）让这个家当迭代非常快，巨子还没反应过来，咱们的货都卖到他们家门口了；
第二，矿机还有很多别的供应链成分，中国有最好的电子家当供应链，就像手机、无人机厂商须要把厂安在珠三角（深圳、东莞等）地区；
第三，亚洲的数字货币市场（中日韩等国）又大发展又快，一旦形成规模效应，后面的追赶都不是很随意马虎，这和手机的逻辑是一样的。
芯片是工业制成的皇冠，繁芜程度绝不是一篇文章能够完备解释白的。
本文从原子构造引到硅材料，从半导体二极管讲到光刻机以及芯片制造流程，统筹剖析了目前的芯片及矿机芯片的发展，相信会为有志于矿机和数字货币行业的人开启一扇小小的窗户。
区块链投成本质便是金融投资，金融投资是一项非常综合繁芜的活动，要搜集和理解很多方面的信息，才能做出可能有效的判断，对矿机的基本理解，对算力的增减，矿机厂商的动作剖析都是必备的要素。如果只是非常纯挚的看别人炒币赢利，以为自己就能赢利，是非常浅薄的认识，由于市场上赢利的永久是少数人，那些存心用脑并且有点运气的少数人。
作者：村落头二旧
