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芯片是现代电子技术的核心，它是集成电路的载体，由数十亿个微小的晶体管组成。芯片具有高度集成化、微型化程度极高、功能强大且多样化的特征。从宏观到微观，芯片包含封装、晶圆和晶体管等基本组成部分，每个层次都承担着重要的功能。
半导体材料是芯片工作的物理基础，其导电性介于导体和绝缘体之间。硅是最主要的半导体材料。通过掺杂工艺可以改变硅的电学性质：掺入磷原子形成N型硅，提供自由电子；掺入硼原子形成P型硅，产生电子空穴。这种掺杂技术是制造晶体管的关键。
晶体管是芯片的核心组件，MOSFET晶体管由源极、漏极、栅极和衬底组成。其工作原理是通过栅极电压控制沟道的形成和消失。当栅极施加高电压时，在源极和漏极之间形成导电沟道，晶体管处于导通状态；当栅极电压较低时，沟道消失，晶体管截止。这种开关特性是数字电路的基础。
逻辑门是由晶体管构建的基本逻辑运算单元。与门要求所有输入都为1时输出才为1，或门只要有一个输入为1输出就为1，非门将输入信号取反输出。通过不同的晶体管组合可以实现这些逻辑功能，输入信号通过晶体管的开关状态产生相应的输出结果。
芯片通过二进制数字系统处理信息，只有0和1两种状态，对应晶体管的开关。基本数字电路包括加法器执行运算、寄存器存储数据。时钟信号同步整个系统运作，确保数据在正确时刻传输和处理。数字信号具有离散的电平值，高电平代表1，低电平代表0，这种设计提供了强大的抗干扰能力。