芯片这东西听着很高端很硬核，其实拆开来看内部是由一个一个我们平时所熟知的电路模块组成的，有的电路模块负责计算，有的电路负责存储，有的电路用来抑制从电插头传过来的噪声好为下一级电路提供一个很干净的电源，等等等等。如果我们再拆开看一个一个电路模块的话，会发现是由一个一个的晶体管来组成的。每次我看一些科普文章来讲述芯片的时候，总是会从 PN结讲起讲到晶体管再讲到电路再讲到芯片，说实话，我只想翻个大白眼。PN结这玩意的确是基础中的基础，但凡上过个数字电路模拟电路的学生都是从PN结开始接触晶体管的，但是在描述晶体管的行为时，我认为用水龙头来比喻，比从PN结开始讲述原理要更加形象一点。
我们现在芯片里面用的晶体管一般叫做MOS管，就好像一个水龙头，一个口进水，一个口出水，一个控制水流能流多大的把手；MOS管也一样，可以理解成为一个端口是用来电流流入的，一个端口是用来电流流出的，一个端口是用来控制电流流多大的把手，只不过这个把手不是由手来拧的，而是是由加在这个端口控制电压大小来决定的。
当我们刚开始轻轻地拧水龙头的时候，水龙头的把手发生了一点点角度的变化，但是没有水流流出，我们再拧一点，发现出水口开始有水一滴一滴地向下掉，再拧一点，水滴变成了细细的水流，再拧一点，水流渐渐变大，再稍微用力拧一点，水流变得更大，一直拧，直到水流变得最大，此时我们还可以再拧一拧，但是水流不会再变大了。
晶体管也是如此，我们把电流源接在晶体管的电流入口上。当我们在控制端口，也就是晶体管的把手上加上一点电压时候，我们发现电流出口处没有电流，再加大点电压，有一点微弱电流，再加大一点，电流变大了些，再加大一点控制端口的电压，电流更大了，一直加到电流不能再大为止，此时如果我们继续加大电压，电流也不会再大了，就好像水龙头已经开到最大了一样似的。
如果我用两个同样的水龙头接到同样的水泵上，先拧左边的，再在右边的水龙头上转动同样的角度，那么两个水龙头里流出的水必然是一样大的，这就好像把这左边水龙头里面的水流复制到了右边水龙头里一样。在晶体管搭建的电路设计上，如果我用同样的晶体管加载同样的控制电压，同时提供同样的电源，那么可以预见的是两个管子里会流过同样大小的电流。这种结构叫做电流镜，英文名叫做current mirror。我第一次听到这个名字的时候感觉特别美，它就好像镜子一样复制出来一个一模一样的电流。
在拧水龙头的时候，我们可以观察把手的角度变化与水流变化之间的关系。如果我只需要转动一个很小的角度就能让水龙头流出很大的水流的话，那么我是不是就可以认为这个水龙头可以凭借很小的转动角度就能调动很大的水流呢。如果我们用一个参数来形容这种调动能力，我们就可以用流出来的水流比上把手转动的角度。这个数值越大就越说明这个水龙头越能放大我们的转动。在晶体管上有一个同样的参数叫做跨导，就是用来描述控制电压能够放大多大电流的能力。
有的时候，水龙头上的把手拧的不紧，做工不好，会有水偷偷的从把手那里流出去。晶体管也一样，如果控制端的氧化层做的很薄，会有电流偷偷的从控制端口流出去，这种情况我们管它叫做漏电。
我们常常听见的什么5纳米，7纳米，如果用水龙头来描述的话，就是入水口到出水口的距离，比如10厘米，5厘米。入水口到出水口的距离越短，水经过的时间就越少，对比晶体管就是电流经过的距离越短，消耗的时间就越少，其结果就是计算的速度会变快。
水龙头小，对于同样个数水龙头组成的水路系统，耗费的水量就比大一点的水龙头要少一点。对应到晶体管上，耗费的电量就会变少。在当前电池技术没有重大突破的环境下，我这里少耗一点电，那里少耗一点电，零零总总加起来，就能让我的手机或者电脑能多待机一两个小时，这样的手机和电脑在市场上就会更有竞争力。
假设一块铁在市场的价格是1块钱，那么我把水龙头做的小一点，细一点，短一点，这样一块铁就可以做出很多个水龙头。如果我能把一块铁做出1000个水龙头，这样我每个的成本就是1厘钱。隔壁老王一块铁只能做出100个水龙头，他的成本就是每个1分钱。这种情况下我卖5厘钱我依然有得赚，而老王敢这么卖那就只能亏本了。
这也就是为什么基本上所有半导体公司都在追求摩尔定律，都在追赶着更小尺寸的工艺，因为工艺领先一点，将带来的是芯片功耗，面积和性能的领先，放在手机上就是我的芯片性能更好，面积更小，这样可以塞下更大的电池，同时我的耗电更少，两项一加，我能待机一周，而你的手机只能待机三天，这样的手机谁不喜欢呢。同时因为大规模出货所带来的量产还能摊薄每个芯片的成本，其结果就是让竞争对手感到绝望，从而退出市场。
