半导体材料的特性参数

半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性，称为半导体材料的特性参数。这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的差别。常用的半导体材料的特性参数有：禁带宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类晶体缺陷。位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。当然，对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。

7nm不是工艺极限，而是物理极限。要做个小于7nm的器件并不难，大不了用ebeam lith。但是Si晶体管小于7nm，隔不了几层原子，遂穿导致漏电问题就无法忽略，做出来也没法用。

芯片上集成了太多太多的晶体管，晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极，晶体管的源极和漏极之间基于硅元素连接。随着晶体管的尺寸逐步缩小，源极和漏极之间的沟道也会随之缩短，当沟道缩短到一定程度时，量子隧穿效应就会变得更加容易。

晶体管便失去了开关的作用，逻辑电路也就不复存在了。2016年的时候，有媒体在网络上发布一篇文章称，“厂商在采用现有硅材料芯片的情况下，晶体管的栅长一旦低于7nm、晶体管中的电子就很容易产生量子隧穿效应，这会给芯片制造商带来巨大的挑战”。所以，7nm工艺很可能，而非一定是硅芯片工艺的物理极限。

现在半导体工业上肯定是优先修改结构，但是理论上60mV/decade这个极限是目前半导体无法越过的。真正的下一代半导体肯定和现在的半导体有着完全不同的工作原理，无论是TFET还是MIFET或者是别的什么原理，肯定会取代目前的半导体原理。

扩展资料

难点以及所存在的问题

半导体制冷技术的难点半导体制冷的过程中会涉及到很多的参数，任何一个参数对冷却效果都会产生影响。实验室研究中，由于难以满足规定的噪声，就需要对实验室环境进行研究。半导体制冷技术是基于粒子效应的制冷技术，具有可逆性。所以，在制冷技术的应用过程中，冷热端就会产生很大的温差，对制冷效果必然会产生。

其一，半导体材料的优质系数不能够根据需要得到进一 步的提升，这就必然会对半导体制冷技术的应用造成影响。

其二，对冷端散热系统和热端散热系统进行优化设计，依然处于理论阶段，没有在应用中更好地发挥作用，这就导致半导体制冷技术不能够根据应用需要予以提升。

其三，半导体制冷技术对于其他领域以及相关领域的应用存在局限性，所以，半导体制冷技术使用很少，对于半导体制冷技术的研究没有从应用的角度出发，就难以在技术上扩展。

其四，市场经济环境中，科学技术的发展，半导体制冷技术要获得发展，需要考虑多方面的问题。重视半导体制冷技术的应用，还要考虑各种影响因素，使得该技术更好地发挥作用。

这个问题确实是太混淆视听了，必须说说，因为电脑CPU基本上英特尔占主导地位，它也曾是世界上最大的半导体公司，现在的第二大，它的CPU研发制造技术至少在现在还是独步天下，所以面对题主的问题：

1、你必须相信英特尔，至少现在是

2、当有人说我的工艺达到7nm，而电脑CPU还只用14nm时，请参阅第一条

为什么这么说，因为现在所谓的制程数字已经变成了一场营销的手段，所谓“7nm”营销标签与英特尔的“10nm”也就名称不同而已，晶体管的物理尺寸其实在相同的范围内，实际的区别在于看谁更不要脸。比如Global Foundries（GF，就是给AMD生产CPU的那家）最近称，他们新的7nm制程其实和英特尔10nm制程差不多。

咱们也不凭空乱说，上面是英特尔公布14nm晶体管的数据，它的栅极宽度为42nm，而同期三星的14nm制程栅极宽度为48nm，TSMC（台积电）的16nm制程为45nm，如果稍讲究点，英特尔的制程叫14nm的话，三星的应该叫16nm，但它偏偏也要叫14nm，谁让这没有什么强制标准要遵循呢。

实际区别远不止此，看最终的晶体管面积就好了，在1um^2的面积上，英特尔14nm晶体管可以摆上101个，三星14nm晶体管只能摆75个，TSMC的16nm晶体管能摆上81个。

所以，你现在能懂了吗？ 它说7nm不代表它真的就是7nm 。

英特尔将在明年量产10nm的产品，而它的水平可能与7nm相差无几，即使如此，你还是要相信英特尔更好。

首先对于半导体工艺而言，不同厂商的工艺标称都存在差异，一定程度上已经成了一场数字 游戏 竞赛，英特尔CPU现在使用的14nm工艺在许多参数指标上并不弱于台积电7nm工艺，而同样是7nm工艺的情况下，台积电比三星的还要好一些，所以各家代工厂都想通过半导体数字竞赛来提升自家工艺的吸引力，从而争取到更多客户，因为大部分人根本不懂其中具体的含义。

业界半导体工艺最先进的还是英特尔，先不说英特尔这几年在10nm工艺上遇到了麻烦，即使是英特尔能制造7nm工艺处理器也没有多余的产能可以代工，毕竟自家的CPU需求量很大，能满足自给自足就很不容易了。所以对于最先进的7nm工艺业界只有台积电和三星有能力代工制造，而手机对芯片的体积和功耗尤其敏感，自然都愿意使用最先进的工艺来制造。

先进工艺的价格会更贵，台积电7nm工艺无论是代工费还是研发费都比14nm高很多，也就是说厂商如果想要使用7nm工艺制造肯定要付出更多的成本，但是考虑到7nm工艺带来的性能提升和功耗降低，所以即使成本提高也能带来巨大的效益，不管是高通骁龙855还是华为麒麟980，很大程度上都是因为使用了7nm工艺而获得了巨大提升，产品的销量也因此而提高。

手机芯片相对电脑芯片小很多，所以在同样尺寸的晶圆下可以制造出更多的芯片，加上庞大的手机需求量，新工艺的成本分摊相对更便宜一些，而电脑芯片面积大得多，如果使用最新的工艺生产难免会提高不少成本，随着PC市场的成熟，芯片需求量也比手机少太多，所以这几年电脑CPU的工艺一直在14nm，但是从今年开始7nm工艺的CPU就会陆续推出。

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因为英特尔太老实了！

我们看到台积电和三星代工的芯片采用7nm制程工艺了。制程工艺的纳米数越小是越好的，因为发热控制、耗电都更好的控制，同样的位置能够容纳更多的晶体管。

表面上看7nm比10nm先进，10nm比14nm先进，这里指向的是线宽，但是芯片实在太过复杂了，不是一个线宽所能代表了。英特尔用来衡量半导体工艺的重要指标是晶体管密度。是的！晶体管的密度！英特尔的10nm的工艺是媲美三星和台积电的7nm工艺的。

英特尔的14nm工艺也是相当不错饿，英特尔虽然直到现在都在缝缝补补14nm工艺，但是与其他家对比优势明显，晶体管密度是20nm工艺的134%。

所以，三星和台积电的7nm甚至不及英特尔的10nm工艺，或者说英特尔的10nm工艺稍微好一点点。

但是问题也来了，英特尔的10nm工艺不知道什么时候能够量产，台积电的7nm工艺开始量产，三星将会再年尾跟进。所以，英特尔还是有一定压力的。

芯片采用什么样的制程，主要取决于需求。

芯片制程小带来的好处：

一般来讲， 芯片的制程越小，电阻越小、耗能越低，芯片工作时产生的热量越少，越省电。

芯片制程小带来的问题：

芯片制程越小，要求的制造工艺越高，制造成本越高。

随着智能手机的普及，应用功能越来越多，消费者对手机的性能要求越来越高。消费者想要运算能力更强，运行程序流畅，重量更强，待机时间更长的手机。这就需要芯片制程要小。

可见，手机芯片对制程的变小更迫切。希望更小、更省电、更散热。

而电脑CPU，电脑体积很大，对芯片体积缩小、耗电等性能指标需求不迫切。更注重运算能力指标。现在14纳米的芯片，对笔记本电脑来说已经足够小，足够省电了。

芯片制程和运算能力不是一个概念。

运算能力的强弱和芯片架构直接相关。

手机上的7纳米芯片，运算速度不一定胜得过电脑上的14纳米芯片。

因为手机芯片核心是高通和三星出的，而电脑芯片核心是intel出的，二者是不同公司，而且手机要越来越小，越来越超长待机，但是电脑对于屏幕大小不会这么在意，所以intel目前并没有推出7nm的产品。

一、7nm芯片工艺是什么？

7nm和14nm 主要是在处理器上进行蚀刻的大小，如果蚀刻越小就可以在处理器上放入比之前更多的计算单元，芯片性能就会越高，所以7nm工艺原则上放入计算单元更多，性能也就更强，而手机屏幕相对有限，所以对cpu要求比较高。

二、芯片14nm只是叫法，就像每个手机都说自己人全面屏

芯片7nm还是17nm只是叫法而已，很多企业乱叫，比如Intel公布14nm晶体管的数据，它的栅极宽度为42nm，但是三星的14nm制程栅极宽度为48nm，台积电的的16nm制程为45nm，本来三星应该叫16nm，但是他非要叫14nm。

而这个制程主要是大小，例如在1um^2的面积上，14nm晶体管intel可以摆上101个，三星只能摆75个，T台积电晶体管能摆上81个。

所以大家能看明白14nm还是16nm的影响了吗？其实并不大，intel14nm在其他厂商都可以叫10nm了。

三、电脑14nm芯片性能远超手机芯片

电脑14nm芯片是目前最好水平，因为电脑处理运算的要求比手机强很多，所以电脑芯片17nm芯片肯定远超手机7nm性能。

四、电脑目前并不太需要7nm

电脑对于屏幕的要求并没有手机那么高，所以其实对芯片大小要求不高，这也是为什么龙头企业因特尔没有推出7nm的原因，手机芯片竞争激烈，大家都要抢性能，所以高通今年推出7nm芯片。

不是电脑CPU只能14nm工艺，是因为英特尔还没有搞定10nm工艺，如果英特尔搞定了7nm工艺，那肯定会有7nm工艺的CPU上市

看起来这个题目已经有非常长时间了，我还是来凑热闹的回答一下吧。

多少纳米这个指的是线宽，越细的宽度，可以容纳的也就越多，但是不是说14纳米就一定会比7纳米更加的差。主要还是取决于你对于这个芯片所做的内容是否符合需求？手机希望的事处理能力强的同时，可以有更小的体积，更省电，使得其性能和续航都能够达到最巅峰的状态。

但是PC端的14纳米和手机端的芯片完全不一样，大小可以容纳的和可以处理的东西也都是完全不一样的。现在这个阶段Amd也有5纳米的cpu了，但是在使用体验上，并没有比英特尔的14纳米强多少。最终使用者还是要看使用体验和性价比的。

另外说一下，英特尔这么多年了，牙膏厂不是白叫的。

目前电脑CPU已经达到10nm了，并且这个10nm不会比手机的7nm差。

一、台积电的工艺制程不一定是真的，台积电自己都承认所谓的7nm只是数字 游戏

其实关于台积电的所谓7nm，5nm什么的，一直以来就有人质疑是不是真的，而在去年，台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森终于不再回避这个制程问题，他直言不讳的称“现在描述工艺水平的XXnm说法已经不科学了，因为它与晶体管栅极已经不是绝对相关了。制程节点已经变成了一种营销 游戏 ，与 科技 本身的特性没什么关系了。”

这是什么意思？也就是所谓的7nm、5nm其实已经不能代表是真正的制程了，而只是一种数字 游戏 ，只是营销需要造成的。

而在英特尔，关于芯片制程，有另外一套计算方法，不完全是靠什么7nm、10nm这样的制造来描述的，而是按照晶体管的密度指标来的。

Intel在2018年打造的首款10nm工艺的CPU来看，其逻辑晶体管密度达到了当时惊人的100.76MTr/mm²，也就是每平方毫米内包含超过1亿个晶体管。而台积电的7nm的芯片，也就达到这个水平，从另外一方面而言，台积电的7nm，其实水平也就和英特尔的10nm差不多。

再看看上面的intel的14nm技术，明显晶体管密度也是高于其它厂商的制程的，可见只有英特尔的制程是没有太多水份的，其它厂商的制程其实是有水份的。

二、基于这个逻辑，不同厂商之间，其实只看制造没有意义的

基于上面的分析，其实可以得出一个结论，那就是不同的厂商之间，纯粹看制程是没有意义的，因为不管是三星，还是台积电，还是英特尔，大家对制程的定义是不一样的。

大家的指标不一样，台积电同工艺的晶体管密度比不上Intel甚至三星，看晶体管密度，英特尔最强，但大家更喜欢看所谓的制程，所以才有了今天不断前进的工艺。

至于最后究竟谁强谁弱，又谁管呢？台积电订单都接不完，管你说它是真还是假，再说了手机芯片和电脑CPU又不一样，怎么能这么对比呢？明显电脑CPU强太多了，频率更高，计算能力更强啊。

这个问题本身可以说是一个伪命题！

手机芯片的7nm工艺可以说是三星和台积电玩的一个文字 游戏 ，现代智能手机的SoC是包括CPU、GPU、基带、ISP、USB控制器、磁盘控制器、GPS、声卡等多种模块在内的一体芯片，决定制程的是晶圆技术，而现在手机SoC的制程远远没有达到7nm！

当前最先进还是英特尔的10mn。所谓的7nm制程，只是厂商的自我安慰

2015年，半导体行业就宣告踏入14nm的时代，而手机cpu在2014年还用着28nm和20nm的cpu，而英特尔在2012年就量产了22/20nm，这就表明在cpu制造领域，英特尔是领先的存在！

并且 手机SoC制程实际上远也未达到7nm ，7nm只是三星和台积电的宣传噱头，是双方为了争夺对手的客户自己命名的，所谓7nm估计也就是英特尔14nm水平，目前制程最先进的依然是 英特尔的14nm工艺和即将量产的10nm 。

而且，电脑cpu的核心面积大，功率也要比手机大很多，如果做成7nm的话，散热问题就非常难解决了，毕竟 晶体管小了，核心面积更小，散热问题当然会更大 ，对制造要求也更高。如果说，手机是精简指令集，那么电脑就是复杂指令集，手机芯片相对于电脑CPU来说就是简单的重复的晶体管堆砌，而在制作中越简单重复的芯片，越容易做的更加精简！

所以说， 不是说手机芯片工艺可以7nm，而电脑cpu只能14nm。 而是， 手机芯片的7nm工艺现在还是不存在的，至少当前市场上的7nm芯片是名不符实的， 不能某些人说它是7nm工艺，你就真的以为它是这么多，毕竟当英特尔用22nm时，其他一众都在用28nm，没道理一下子就被超出一大截！

其实严格按照英特尔的标准来说，现在的手机的7nm比电脑的14nm是好不了多少，甚至还有所不及，估计等到英特尔的10nm量产后， 现在所谓的7nm就上不了台面了！

电脑CPU同样可以用7nm，甚至5nm的工艺

电脑的CPU和手机SoC芯片使用的架构不同，应用场景也不一样。主流的电脑CPU基本上给英特尔和AMD垄断，它们使用的都是X86的架构；能够设计高端手机SoC芯片的有苹果、高通、华为、三星、联发科等，但它们使用的都是ARM的架构，需要获得ARM公司的授权。电脑CPU以性能为主，它的尺寸可以较大，也允许它有更多一些的能耗。老大哥英特尔（Intel）的CPU是自己的芯片工厂生产的，2005使用的是45nm工艺，基本上保持着每两年升级一次生产工艺的节奏，目前已经进化到了14nm，正在往10nm推进，以后同样会出现7nm、5nm工艺的CPU。

电脑CPU为什么是14nm工艺

首先电脑CPU缺少竞争，英特尔（Intel）是老大，AMD是老二，老二也追不上老大。每一代CPU的研发投入都是巨大的，必须要获取足够的回报，目前英特尔（Intel）正在发展10nm的工艺，每一项密度指标都领先于竞争对手。即使使用14nm工艺设计和生产CPU，英特尔（Intel）都可以保持该领域的领先，都可以赚得盆满钵满，你说他何必急于推出更先进的10nm或者7nm工艺制程的CPU呢？只需要保持节奏就可以了！

手机SoC芯片工艺为什么这么快去到7nm?

首先手机SoC芯片对尺寸的功耗要求相对较高，想在较小的尺寸内设计出性能更强劲的SoC芯片，就需要更多的内核和集成更多的晶体管，这就需要更先进的生产工艺了。

另外手机SoC芯片虽然都是使用ARM的架构，但ARM公司并不生芯片，他授权给苹果、高通、华为、三星、联发科等等去设计芯片。这样一来，竞争就多了，谁能设计、生产出更先进的芯片就可以赚到更多的钱。

所谓的7nm或者14nm指哪里的尺寸呢？

大家都知道芯片集成了大规模的晶体管，晶体管工作时，电流会从漏极(Drain)流向源极(Source)，但要受到栅极(Gate)这道闸门控制，而这道闸门非常重要的，这道门的开和关代表着数字电路中的“1”和“0”。所谓7nm或者14nm指的就是这么门的宽度了。

芯片中的晶体管做那么小有什么好处呢？

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