一、半导体的定义

半导体是在常温下导电性介于绝缘体与导体之间的材料。通常把导电性很差的材料称为绝缘体，把导电性较好的金属称为导体。半导体材料的发现与应用，是在20世纪随着材料提纯和加工技术的进步才逐渐受到工业界重视的。常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等，其中硅在商业应用中具有最大影响力。

二、芯片的定义

芯片又称微芯片或集成电路（IC），指的是在极小体积的硅片上集成了大量电子器件的电路模块。芯片本质上是承载集成电路的载体，是电子设备中承担运算和存储等核心功能的关键部件。它广泛应用于从军事到民用的几乎所有电子设备。

三、半导体、集成电路与芯片的关系

在实际语境中，半导体、集成电路与芯片常被等同理解，因为集成电路是基于半导体材料实现的高度集成电路。芯片则是承载集成电路的载体。简单来说，三者在多数场景下可以视为同一个事物的不同称谓，尤其对初学者而言，理解为“芯片=集成电路=半导体的应用载体”更直观。

四、半导体芯片的内部结构与层级

尽管芯片体积很小，其内部结构却极为复杂，核心在于成千上万的晶体管。通常从宏观到微观的层级来理解集成电路的结构如下：

1）系统级

以手机为例，整个系统是一个复杂的电路网络，能够实现游戏、通话、音乐等功能。系统由多颗半导体芯片以及电阻、电感、电容等元件共同组成。随着技术发展，已经出现把一个完整系统集成在单一芯片上的设计，称为SoC（系统级芯片）。

2）模块级

在系统中，功能被拆分成若干模块，各司其职，如电源管理、通信、显示、音频和中央处理等。每个模块都是一个庞大的研究领域，汇聚着大量技术积累和产业资源。

3）寄存器传输级（RTL）

数字电路模块通常由寄存器和组合逻辑构成。寄存器用于暂时存储数据，需要时钟信号来控制存储与切换的时机；组合逻辑则由与、或、非等逻辑门构成，用以实现各种算术和逻辑功能。时钟信号作为全局时间基准，用来协调各部分的动作。把这一层称为寄存器传输级。旋乐吧spin8

4）门级

在RTL基础上，将寄存器中的逻辑电路进一步细分为基本的逻辑门（如与、或、非等），从而实现更具体的电路实现和布局。这一层被称为门级。

5）晶体管级

无论是数字电路还是模拟电路，最终都落在晶体管级。早期广泛使用的是双极性晶体管（BJT），能够构建开关、放大器、逻辑门、滤波器等多种电路形式，曾被称为TTL电路。如今大多数集成电路以MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）为主，具备更低功耗和更高集成度，且同样可以通过不同连接方式构成电阻、电容等基本元件。晶体管级就是把电路的最小单位拆解为一个一个晶体管及其连线。

制造层面上，芯片的生产过程其实就是成千上万晶体管的制造与组合。现实中制造顺序往往是从晶体管层级开始，一层层向上构建，最终形成复杂的集成电路并封装成可用于组装的电子组件。换句话说，芯片的核心就是由大量晶体管及其互连组成的高密度电路网络。