¿Cómo encajan tantos transistores en una CPU?

Es más como pintar paredes con una plantilla. No es necesario pintar todas las características de una en una, simplemente coloque la plantilla y rocíe con pintura sobre ella.

El proceso de fabricación real utiliza plantillas y máscaras reales para procesar el semiconductor. Son muy caros de fabricar en comparación con el producto final, pero permiten una fabricación masiva barata. Como ya se mencionó en otra respuesta, los transistores crecen en su lugar, de manera muy paralela.

Los procesos de fabricación han reducido considerablemente el tamaño de los transistores. Eso se basa en emplear la última tecnología. Es, de hecho, un proceso incremental en gran medida. Incluso con toda la ciencia del mundo, no puede construir una planta de este tipo desde cero sin depender de las plantas existentes para proporcionarle las herramientas adecuadas. Necesitas un martillo para hacer un mejor martillo.

Los circuitos integrados de hoy generalmente no tienen transistores colocados en ellos; se cultivan donde deberían estar.

Y se están volviendo más densos: nuevo enfoque de fabricación de chips

Haciéndolos muy pequeños de hecho. Algunos chips tienen un tamaño de característica mínimo de 14 nm, tal vez incluso más pequeños ahora.