为什么说7nm是半导体工艺的极限，但现在又被突破了

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。

这里先说一下品牌：本人直接说各品牌下的经典系列了 佳能、尼康各类机型都不错，尤其二着的单反相机、索尼T系列、 Olympus u系列、理光R系列、三星I系列 都不错的，建议到数码类网站多看看

重要的参数解析：

CCD （Charge-Coupled Device，电荷耦合器件）

目前使用最广泛的一种光电成像器件，其功能是把光信号转变为电信号。

ADC（Analog to Digital Converter，模拟数字转换器）

功能是把模拟电信号转换为数字信号。

DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理）

功能是把数字信号转化为图像。

白平衡 （White Balance）

在不同光源下，因色温不同，拍摄出来的相片会偏色。如色温低时光线中的红，黄色光含量较多，所拍的照片色调会偏红，黄色调，色文高时光线中的蓝、绿色较多，照片会偏蓝、绿色调。此时便需要利用白平衡功能来作修正，其原理是控制光线中红，绿及蓝三元色的明亮度，使影像中最大光位达到纯白，便能令其它色彩准确。

插值 （Interpolation）

在不生成像素的情况下增加图像像素大小的一种方法，在周围像素色彩的基础上用数学公式计算丢失像素的色彩。有些相机使用插值，人为地增加图像的分辨系。

超焦距（Hyperfocal distance）

镜头对某物体对焦时，以其距离为中心，从前方到后方的一定距离为中心，从前方到后方的一定距离属于景深。后方景深超出无限远的距离，称为超焦距。光圈愈大则景深愈长，而超焦距离变小。对超焦距固定焦点的是定焦照相机。

光圈 （Aperture）

用来控制光线透过镜头进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们用F值。光圈F值=镜头的的焦距/镜头口径的直径。光圈F值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多，而且上一级的进光量刚是下一级的一倍，例如光圈从F8调整到F5.6，进光量便多一倍。

光圈优先（aperture priority）

在自动曝光照相机上，优先决定光圈的刻度。快门速度由电子快门控制，从而获得适度曝光的方式。

图像分辨率 （Image resolution）

用于衡量图像内数据量多少的一个参数。通常表示成dpi每英寸像素）。包含的数据越多，图形文件的长度就越大，也能表现更丰富的细节。

数码变焦 （Digital Zoom）

它是利用内置的程序做出来的，不象光学变焦利用镜片移动来达到，影像质素也比光学变焦差。

曝光值（Exposure value，EV）

光圈值（F值）和快门速度相配合，用来表示曝光量的数值。

曝光补偿（E-compensation）

拍摄者手工对相机的测光值进行调节。当相机自动测光值不能准确表现拍摄者的意图时，就需要用曝光补偿对曝光时间；反之则减少曝光时间。快门优先改变EV值会延长曝光时间；反之则减少曝光时间。快门优先改变EV值不会对快门速度进行改变，改变的是光圈的大小。程式自动档要看相机制造商的设计和当时具体拍摄的参数。如果光圈已经开到最大，增加EV值只能放慢快门。

广角镜（Wide Angle）

又叫短焦镜头。广角镜因焦距非常短，所以投射到底片上的景物就变小了。事实上，各种镜头最大的差别是焦距不同。焦距基本上决定影像的大小。

TTL测光（TTL Light Measuring）

通过镜头测量通光量，与滤光镜的曝光，光圈焦距等参数无关。测光方式分为平均，局部，中央重点测光等。任何一种测光方法都大同小异，但像逆光这种照明法，被摄体的明暗反差出现极度的不同，或者是像显微摄影等方法，会出现不同的差别。

JPEG编码压缩器

把得到的图像转换成JPEG格式。

存储器

可以是一张卡，也可以是软盘，可以是活动的，也可以是固定的，用于保存图像。

CF（Compact Flash Card，小型快闪卡）

一种袖珍闪存卡，像PC卡那样插入数码相机，它可用适配器，（又称转接卡），使之适应标准的PC卡阅读器或其他的PC卡设备。

CF存储卡的部分结构采用强化玻璃及金属外壳，CF存储卡采用Standard ATA/IDE接口界面，配备有专门的PCM-CIA适配器（转接卡），笔记本电脑的用户可直接在PCMCIA插槽上使用，使数据很容易在数码相机与电脑之间传递。

SM（Smart Media，智能媒体卡）

一种存储媒介。SM卡采用了SSFDG/Flash内存卡，具有超小超薄超轻等特性，体积37（长）×45（宽）×0.76（厚）毫米，重量是1.8g，功耗低，容易升级，SM转换卡也有PCMCIA界面，方便用户进行数据传送。

PC卡转换器

一种接插件，可以把CF卡或SM卡插入其中，然后，整体作为一个PC卡插入计算机的PCMICA插口，这是常用于便携机的一种通用扩展接口，可以接入PCMICA内存卡、PCMICA硬盘、PCMICA调制解调器等。

软盘转换器

一种转接件，将SM卡插入其中，整体插入软驱，就可以把SM卡当作普通软盘使用。

ISO／ASA

用于描述图像的感光程度和干净程度。数值越小，表明相机生成的图像越逼真。

Bit（位)

这是计算机图像中的术语，用来描述生成的图像所能包含的颜色数。“深度是8位”意味着图像只含有256种颜色。现在的数码相机，每一种颜色的颜色深度都是8位。由于每一个像素的颜色都是是由红色、绿色和蓝色三种颜色混合而成的，所以图像包含的颜色可达256×256×256共计1.67亿种，也就是所谓的24位色。

TWAIN

这是数字照相技术中非常常见的一个词。TWAIN是指一种特殊的软件，有了它，其他与TWAIN兼容的软件就可以共享图像资源了。比如说，PaintShopPro，这是一个很好的图像处理方面的共享软件，它就可以和TWAIN设备协同工作。所以你可以在PaintShopPro中直接使用数码相机中的图像。TWAIN设备包括扫描仪，传真机，当然，还有数码相机。

MegaPixel

指能够生成特高分辨率图像的数码相机（分辨率大于1000×1000）

SLR（Single Lens Reflect）：单镜头反光式照相机

VGA 在谈及连拍等时候提到的VGA是指在VGA分辨率时，即640×480。

AA ：电池大小代号，即国产电池的5号

NiCd ：镍镉电池

NiMH ：镍氢电池

Lith ：锂离子电池

Alkaline：碱性电池

光学取景器

传统普及型相机里常用的那种通过一组与拍摄镜头无关（高档傻瓜机上常与变焦镜头连动）的透镜取景的部件，造价低，但有视差，所看到的并不完全是所拍到的。

普通光学取景

这是最常见的取景方式，其唯一的缺点就是取景误差大。用过数码相机的朋友一定知道，数码相机的光学取景器在近距离拍摄时，上下左右位置误差与实际拍摄景像的误差很大（远距离不是特别明显），一般说来光学取景器看到的景像约占实际拍摄景像的85%。

LCD 取景器（Liquid Crystal Display，液晶显示屏）

有黑白和彩色，彩色中又有真彩和伪彩之分，伪彩便宜，但效果差。数码相机中用于取景和回放的LCD几乎都是目前最好的TFT 真彩。 TFT LCD 中又有反射和透射两种，反射式反射正面的环境光工作，从不同角度观察差别较大，显示较暗，但省电，造价低；透射式靠背后的灯光工作，角度变化小，显示明亮，但极为费电。

LCD取景

这是目前大多数数码相机必备的取景方式。LCD取景唯一的优点正是改正普通光学取景唯一的缺点，然而它正像Windows 98一样，修正了Windows95的BUG同时产生了更多的BUG。再看看LCD取景的缺点：首先LCD是耗电大户，他要占用整部相机1/3以上的电量；其次LCD取景的姿势必须是双手前伸，与眼睛保持一定距离，此时相机无法获得稳定的三角支撑，用低速快门很难拍出稳定清晰的相片，最后是LCD上显示的画面色彩、对比度与实际在电脑中看到的实际影像误差较大，而且即使标称百万像素的LCD看上去画面仍然很粗糙，无法观察拍摄体细节，面对这种画面你很难对你照的照片是否符合你的要求作出判断，所幸的是现在数码相机几乎同时配有普通光学取景和LCD取景，如果购买只有LCD取景器的数码相机有一定风险，除非您有足够把握能得到需要的效果。

TTL ：（Through The Lens，通过镜头）即单镜头反光式取景器

TTL单镜头反光式取景

这是专业相机上必备的取景方式，也是真正没有误差的光学取景方式。这种取景器的取景范围可达实拍画面的95%。唯一缺点就是如果镜头过小，取景器会很暗，影响手动对焦。幸好现在都具备自动对焦，这一缺点已无大碍。当然，用了TTL单反取景器为了不至于过暗，厂家会用上大口径高级镜头，所以一般是半专业相机才配备此种镜头。奥林巴斯（Olympus）的相机上经常使用这种取景器。

声音记录功能

声音记录功能对摄影记者很有用，利用它可在拍摄时将有关说明一同记录，传递图片的同时亦将有关拍摄的说明传送出去，便于编辑人员及时了解拍摄意图及背景资料，从而及时配以贴切的图片说明。

镜头与机身可相对旋转／分离功能

这一功能使拍摄的机动性大为增加

微距拍摄功能

微距拍摄功能对经常进行昆虫、花卉拍摄的人是非常有用的，当然这仅对数码轻便相机而言，因为数码单反相机只要换上微距镜头或加上各种近拍附件就可方便地进行微距拍摄。

影像处理功能

选购数码轻便相机时，应尽可能选择带有影像删除功能和对存储卡进行格式化处理的数码轻便相机。删除影像时不仅仅能删除最后一幅影像，最好能对任何一幅影像进行删除。

白平衡调整功能

白平衡调整功能的作用与彩色摄影时加色温转换滤色镜的作用是类同的，目的是得到准确的色彩还原，只是白平衡调整无需在镜头前加滤色镜，采用的是电路调整方式，分为自动调整和手动调整两类方式。

问题补充:分数量力而行即可,不求高分,只求楼主采纳~

晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电讯号来控制自身的开合，而且开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可100GHz以上。

指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。

广义上，只要是使用微细加工手段制造出来的半导体片子，都可以叫做芯片，里面并不一定有电路。比如半导体光源芯片；比如机械芯片，如MEMS陀螺仪；或者生物芯片如DNA芯片。在通讯与信息技术中，当把范围局限到硅集成电路时，芯片和集成电路的交集就是在“硅晶片上的电路”上。芯片组，则是一系列相互关联的芯片组合，它们相互依赖，组合在一起能发挥更大的作用，比如计算机里面的处理器和南北桥芯片组，手机里面的射频、基带和电源管理芯片组。

以下这篇文章和你一起学习，《芯片里面的几千万的晶体管是怎么装进去的？》，来自网摘。

要想造个芯片, 首先, 你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry (外包的晶圆制造公司)

(此处担心有版权问题… 毕竟我也是拿别人钱干活的苦逼phd… 就不放全电路图了… 大家看看就好， 望理解！）

再放大...

我们终于看到一个门电路啦! 这是一个NAND Gate(与非门), 大概是这样:

A, B 是输入, Y是输出.

其中蓝色的是金属1层, 绿色是金属2层, 紫色是金属3层, 粉色是金属4层...

那晶体管(更正, 题主的"晶体管" 自199X年以后已经主要是 MOSFET, 即场效应管了 ) 呢?

仔细看图, 看到里面那些白色的点吗? 那是衬底, 还有一些绿色的边框? 那些是Active Layer (也即掺杂层.)

然后Foundry是怎么做的呢? 大体上分为以下几步:

首先搞到一块圆圆的硅晶圆, (就是一大块晶体硅, 打磨的很光滑, 一般是圆的)

图片按照生产步骤排列. 但是步骤总结单独写出.

1、湿洗(用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)

2、光刻 (用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )

3、 离子注入(在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.)

4.1、干蚀刻 (之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的. 现在就要用等离子体把他们洗掉, 或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构, 这一步进行蚀刻).

4.2、湿蚀刻(进一步洗掉, 但是用的是试剂, 所以叫湿蚀刻).--- 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦~ 但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做, 以达到要求. ---

5、等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片)

6、热处理, 其中又分为:

6.1、快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)

6.2、退火

6.3、热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )

7、化学气相淀积(CVD), 进一步精细处理表面的各种物质

8、物理气相淀积 (PVD),类似, 而且可以给敏感部件加coating

9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要这个..

10、电镀处理

11、化学/机械 表面处理然后芯片就差不多了, 接下来还要:

12、晶圆测试

13、晶圆打磨就可以出厂封装了.我们来一步步看:

就可以出厂封装了.我们来一步步看:

1、上面是氧化层, 下面是衬底(硅) -- 湿洗

2、一般来说, 先对整个衬底注入少量(10^10 ~ 10^13 / cm^3) 的P型物质(最外层少一个电子), 作为衬底 -- 离子注入

3、先加入Photo-resist, 保护住不想被蚀刻的地方 -- 光刻

4、上掩膜! (就是那个标注Cr的地方. 中间空的表示没有遮盖, 黑的表示遮住了.) -- 光刻

5、紫外线照上去... 下面被照得那一块就被反应了 -- 光刻

6、撤去掩膜. -- 光刻

7、把暴露出来的氧化层洗掉, 露出硅层(就可以注入离子了) -- 光刻

8、把保护层撤去. 这样就得到了一个准备注入的硅片. 这一步会反复在硅片上进行(几十次甚至上百次). -- 光刻

9、然后光刻完毕后, 往里面狠狠地插入一块少量(10^14 ~ 10^16 /cm^3) 注入的N型物质就做成了一个N-well (N-井) -- 离子注入

10、用干蚀刻把需要P-well的地方也蚀刻出来. 也可以再次使用光刻刻出来. -- 干蚀刻

11、上图将P-型半导体上部再次氧化出一层薄薄的二氧化硅. -- 热处理

12、用分子束外延处理长出的一层多晶硅， 该层可导电 -- 分子束外延

13、进一步的蚀刻, 做出精细的结构. (在退火以及部分CVD) -- 重复3-8光刻 + 湿蚀刻13 进一步的蚀刻, 做出精细的结构. (在退火以及部分CVD) -- 重复3-8光刻 + 湿蚀刻

14、再次狠狠地插入大量(10^18 ~ 10^20 / cm^3) 注入的P/N型物质, 此时注意MOSFET已经基本成型. -- 离子注入

15、用气相积淀 形成的氮化物层 -- 化学气相积淀

16、将氮化物蚀刻出沟道 -- 光刻 + 湿蚀刻

17、物理气相积淀长出 金属层 -- 物理气相积淀

18、将多余金属层蚀刻. 光刻 + 湿蚀刻重复 17-18 长出每个金属层哦对了... 最开始那个芯片, 大小大约是1.5mm x 0.8mm

啊~~ 找到一本关于光刻的书, 更新一下, 之前的回答有谬误..

书名: <<IC Fabrication Technology >>By BOSE

细说一下光刻. 题主问了: 小于头发丝直径的 *** 作会很困难, 所以光刻(比如说100nm)是怎么做的呢?

比如说我们要做一个100nm的门电路(90nm technology), 那么实际上是这样的:　

这层掩膜是第一层, 大概是10倍左右的Die Size有两种方法制作: Emulsion Mask 和 Metal MaskEmulsion Mask:

这货分辨率可以达到 2000line / mm (其实挺差劲的... 所以sub-micron ,也即um级别以下的 VLSI不用... )这货分辨率可以达到 2000line / mm (其实挺差劲的... 所以sub-micron ,也即um级别以下的 VLSI不用... )制作方法: 首先: 需要在Rubylith (不会翻译...) 上面刻出一个比想要的掩膜大个20倍的形状 (大概是真正制作尺寸的200倍), 这个形状就可以用激光什么的刻出来, 只需要微米级别的刻度.

然后:

给!它!照!相! , 相片就是Emulsion Mask! 给!它!照!相! , 相片就是Emulsion Mask! 如果要拍的"照片"太大, 也有分区域照的方法. Metal Mask:

制作过程: 1、先做一个Emulsion Mask, 然后用Emulsion Mask以及我之前提到的17-18步做Metal Mask! 瞬间有种Recursion的感觉有木有!!!

2、Electron beam:

大概长这样

制作的时候移动的是底下那层. 电子束不移动.

就像打印机一样把底下打一遍.

好处是精度特别高, 目前大多数高精度的(<100nm技术)都用这个掩膜. 坏处是太慢...

做好掩膜后:

Feature Size = k*lamda / NA

k一般是0.4, 跟制作过程有关lamda是所用光的波长NA是从芯片看上去, 放大镜的倍率.

以目前的技术水平, 这个公式已经变了, 因为随着Feature Size减小, 透镜的厚度也是一个问题了

Feature Size = k * lamda / NA^2

恩.. 所以其实掩膜可以做的比芯片大一些. 至于具体制作方法, 一般是用高精度计算机探针 + 激光直接刻板. Photomask(掩膜) 的材料选择一般也比硅晶片更加灵活, 可以采用很容易被激光汽化的材料进行制作.

这个光刻的方法绝壁是个黑科技一般的点! 直接把Lamda缩小了一个量级, With no extra cost! 你们说吼不吼啊!

Food for Thought: Wikipedia上面关于掩膜的版面给出了这样一幅图, 假设用这样的掩膜最后做出来会是什么形状呢?

于是还没有人理Food for thought...

附图的步骤在每幅图的下面标注, 一共18步.

最终成型大概长这样:

其中, 步骤1-15 属于 前端处理 (FEOL), 也即如何做出场效应管

步骤16-18 (加上许许多多的重复) 属于后端处理 (BEOL) , 后端处理主要是用来布线. 最开始那个大芯片里面能看到的基本都是布线! 一般一个高度集中的芯片上几乎看不见底层的硅片, 都会被布线遮挡住.

SOI (Silicon-on-Insulator) 技术:

传统CMOS技术的缺陷在于: 衬底的厚度会影响片上的寄生电容, 间接导致芯片的性能下降. SOI技术主要是将 源极/漏极 和 硅片衬底分开, 以达到(部分)消除寄生电容的目的.

传统:

SOI:　

制作方法主要有以下几种(主要在于制作硅-二氧化硅-硅的结构, 之后的步骤跟传统工艺基本一致.)1. 高温氧化退火:

在硅表面离子注入一层氧离子层

等氧离子渗入硅层, 形成富氧层　

高温退火

成型.

或者是2. Wafer Bonding(用两块! )不是要做夹心饼干一样的结构吗? 爷不差钱! 来两块!

来两块!

对硅2进行表面氧化

对硅2进行氢离子注入对硅2进行氢离子注入

翻面

将氢离子层处理成气泡层将氢离子层处理成气泡层

切割掉多余部分切割掉多余部分

成型! + 再利用

光刻

离子注入离子注入

微观图长这样:

再次光刻+蚀刻

撤去保护, 中间那个就是Fin撤去保护, 中间那个就是Fin

门部位的多晶硅/高K介质生长门部位的多晶硅/高K介质生长

门部位的氧化层生长门部位的氧化层生长

长成这样

源极 漏极制作(光刻+ 离子注入)

初层金属/多晶硅贴片

蚀刻+成型

物理气相积淀长出表面金属层(因为是三维结构, 所有连线要在上部连出)

机械打磨(对! 不打磨会导致金属层厚度不一致)

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