家长课堂 | 从沙子到芯片

你知道吗？你手里拿的手机、办公用的电脑、看的电视，核心装置就是芯片。一颗芯片只有指甲盖大小，上面却有数公里的导线和几千万根晶体管，可谓世界上最精密的雕刻术。如此精密的元件，主要原料竟然是我们司空见惯的沙子！

2019年1月3日，人大附中实验小学一年级3班的同学们，迎来了一场不可思议的科学探索之旅。由在美国三星奥斯汀（Austin）公司工作的沃松涛资深工程师，带领同学们走进指甲盖上的晶体管王国，讲解从沙子到芯片的神奇历程。

沃松涛先生用简单易懂，生动有趣的语言，解释芯片的工作原理和生产制造过程。芯片里面由硅片、金属线、晶体管组成。硅片提供一个干活的场地，晶体管在芯片里面干活，金属线是运输电流的传送带。

以手机为例，当人们向手机发出一个指令，手机里有专门运送指令的快递员，他们负责把信息交给晶体管，晶体管们由金属线连着，可以把电流传来传去，分析这些信息，很快就搞清楚指令，通知手机执行。

芯片的制作过程由以下几个步骤。首先是让芯片干活的场地，也就是硅片。它的原材料是沙子的主要成分，二氧化硅。制造硅片，要将二氧化硅和碳进行高温加热提纯，生成二氧化碳和硅。

然后把硅柱切成薄片，就得到传说中的硅片。有了干活的场地，干活的人也就是晶体管如何做呢？要按照“施工图”确定晶体管的位置，进行离子注入，主要是N/P型物质，形成场效应管。电子能流动了，就有导电的本事，于是会干活的晶体管就做好了。再用金属丝把他们连起来，电流就能自由活动。到这一步，一块芯片就诞生了。一个芯片，晶体管越小，性能就越高，同时具有节能环保的作用。芯片的进化过程，就是晶体管变小的过程。

最后，沃先生总结说，整个芯片的制作过程是在非常严格的超净操作间中进行的，操作人员需要穿上防护服来保证环境不被污染。洁净程度以教室的空间大小为例，这样的空间下只能允许有一粒灰尘存在。同学们对此惊叹不已。

这次生动的课堂学习，在同学们心中种下了一颗小小的种子。那是对现代高科技水平呈现的好奇，对高度精密制造过程的崇敬，对世界级高精尖技术的追求。让我们期待这颗种子生根发芽，茁壮长大的那一刻。

撰稿、摄影：刘一璇妈妈

审核：孙雪薇老师