Боюсь, одной книгой тут не обойдется, если вам вот прямо до атомов нужно.
Начните одновременно с полупроводников (раз уж так нужно понимание на молеклярном уровне), и с устройства простейшего процессора.
В целом понять "как могли такое придумать" поможет так же история развития компьютерной техники, начиная с механических устройств. Ну и бонусом можете каждый термин, который нехило повлиял на развитие, проштудировать отдельно (те же транзисторы, да).