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　　硅是一种极为常见的元素，广泛存在于岩石、砂砾凯时kb88账号注册、尘土之中。在地壳中，硅是含量第二丰富的元素凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册，构成地壳总质量的26.4%凯时kb88账号注册，仅次于第一位的氧(49.4%)。

　　坐在沙滩上，望着浩瀚无边的大海凯时kb88账号注册，双手捧起一捧沙子，让沙粒从指间慢慢滑落，我们可能会想，沙子，应该是取之不尽、用之不竭的吧凯时kb88账号注册！

　　要回答这个问题凯时kb88账号注册，首先我们得知道晶体管的体积，人们经常说的10nm凯时kb88账号注册、7nm、5nm凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册、3nm是指的晶体管的特征尺寸。特征尺寸是晶体管中的最小尺寸凯时kb88账号注册，以CMOS工艺为例，特征尺寸典型代表为栅的宽度，也即MOS器件的沟道长度。一般来说，特征尺寸越小，芯片的集成度越高，性能越好凯时kb88账号注册，功耗越低。

　　虽然晶体管本身的厚度约为100nm凯时kb88账号注册，芯片有源区的厚度不到10um，但其下方支撑的硅体却大约有1mm，如何得出？首先，晶元厚度一般为800um，晶元切割损耗约为200um，800+200=1000um=1mm。

　　1个晶体管占有（消耗）的硅原子数为50×100(长)×100(宽)×10^6(厚度)

　　=5×10^11=5000亿个硅原子，这就是说凯时kb88账号注册，晶体管本身所占的硅原子只占晶元中硅原子的万分之一，99.99%的硅原子只是作为陪衬，在生产过程中被占用或者被消耗掉了。

　　以台积电7nm工艺生产一只晶体管消耗的硅原子不是5000万个而是5000亿个！

　　以现有的采用台积电7nm FinFET Plus EUV工艺制造的晶体管凯时kb88账号注册，地球上的硅可生产的晶体管数量为：地球上的硅原子数量÷每一晶体管所消耗的晶体管数量，如下

　　实际上硅的消耗量和并非和晶体管数量相关凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册，而是和芯片的面积相关凯时kb88账号注册，因为工艺不同凯时kb88账号注册，晶体管大小不同，消耗的硅原子数量也不同，而芯片的面积(体积)却和硅原子数量直接相关凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册。

　　回答第二个问题时凯时kb88账号注册，上面我们已经推导出1立方nm的硅中包含的原子数量为：50 个，那么，1立方mm的硅中包含的原子数量为：50×10^18个凯时kb88账号注册，等同于1平方mm晶元中所包含的硅原子。一个100平方mm的芯片，一颗芯片消耗的硅原子数量为：100×50×10^18个，即5×10^21个硅原子。

　　以这样的芯片为例凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册，地球上的硅总共可以生产的芯片的数量为：1.41×10^47 ÷ (5×10^21) = 2.82×10^25个。

　　2019年，中国总共生产了2018.2亿块芯片，约占全球芯片产量的10%，可以估算全球芯片产量超过20182亿块，约为2×10^12块。

　　芯片的面积有大有小，我们暂且以100平方mm为其中位数，则每年需要消耗的硅原子数量为：（2×10^12）×（5×10^21）=10^34个，假定芯片年产量不变凯时kb88账号注册，则地球上的硅可用时间为：1.41×10^47÷10^34=1.41×10^13 年，也就是14.1万亿年。看来，我们还不用担心凯时kb88账号注册，地球的寿命也不见得有那么长。

　　2019年全球芯片产值4376亿美元，产量约为2×10^12（20182亿）块。

　　这里，我们做一个假设，假设全球芯片产值不变，但芯片价格越来越便宜，用同样的美元可买到的芯片数量凯时kb88账号注册，每隔9-12个月翻一番。

　　也就是说，如果同样的美元可买到的芯片数量每隔9-12个月翻一番，不到 43 年凯时kb88账号注册，地球上的硅原子就要用完了。

　　这不太可能吧，一定是我们的假设有问题凯时kb88账号注册，这时候，耳边飘来一句话：“用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18-24个月翻两番”凯时kb88账号注册。

　　每隔18-24个月翻两番和每隔9-12个月翻一番应该是相同的意思，不过电脑的性能并不等同芯片的数量，但其中还是有一定的相关性的。

　　我们知道：“用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18-24个月翻两番”正是摩尔定律的内容。

　　摩尔定律内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上（翻两番）。

　　我们就以某款5G处理器为例，内含晶体管数量约为100亿，2019芯片产量约为20000亿只。当然，很多芯片内的数量达不到这么多凯时kb88账号注册，但也有芯片中晶体管数量远远超过百亿，例如WSE芯片中晶体管数量达到了1.2 万亿。目前以7nm主流工艺生产的芯片，其晶体管数量差不多都在百亿量级了。

　　而且凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册，我们估算时只考虑了硅在芯片制造上的应用凯时kb88账号注册，即硅仅仅用来制作高纯硅半导体凯时kb88账号注册。

　　实际上是，除此之外，硅还广泛应用于耐高温材料、光导纤维通信材料、有机硅化合物、合金等，硅被广泛应用于航空航天凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册、凯时kb88账号注册、运输凯时kb88账号注册、能源、化工、纺织、食品凯时kb88账号注册、轻工、医疗、农业等行业。

　　另外，我们还没有考虑其它的应用，例如修路、修桥、修房子... 这些大量应用石头和沙子等硅化合物的领域。

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