为什么说7nm是半导体工艺的极限,但现在又被突破了?

为什么说7nm是半导体工艺的极限,但现在又被突破了?,第1张

适用了20余年的摩尔定律近年逐渐有了失灵的迹象。从芯片的制造来看,7nm就是硅材料芯片的物理极限。不过据外媒报道,劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限,采用碳纳米管复合材料将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。那么,为何说7nm就是硅材料芯片的物理极限。

 芯片的制造工艺常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm来表示,比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm制造工艺。现在的CPU内集成了以亿为单位的晶体管,这种晶体管由源极、漏极和位于他们之间的栅极所组成,电流从源极流入漏极,栅极则起到控制电流通断的作用。

而所谓的XX nm其实指的是,CPU的上形成的互补氧化物金属半导体场效应晶体管栅极的宽度,也被称为栅长。

栅长越短,则可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶体管——Intel曾经宣称将栅长从130nm减小到90nm时,晶体管所占得面积将减小一半;在芯片晶体管集成度相当的情况下,使用更先进的制造工艺,芯片的面积和功耗就越小,成本也越低。

栅长可以分为光刻栅长和实际栅长,光刻栅长则是由光刻技术所决定的。 由于在光刻中光存在衍射现象以及芯片制造中还要经历离子注入、蚀刻、等离子冲洗、热处理等步骤,因此会导致光刻栅长和实际栅长不一致的情况。另外,同样的制程工艺下,实际栅长也会不一样,比如虽然三星也推出了14nm制程工艺的芯片,但其芯片的实际栅长和Intel的14nm制程芯片的实际栅长依然有一定差距。

7纳米芯片的概念如下:

1、7nm的数值代表处理器的蚀刻尺寸;简单的讲,就是能够把一个单位的电晶体刻在多大尺寸的一块芯片上;手机处理器不同于一般的电脑处理器,一部手机中能够给它留下的尺寸是相当有限的;蚀刻尺寸越小,相同大小的处理器中拥有的计算单元也就越多,性能也就越强;

2、同时,先进的蚀刻技术还可以减小晶体管间电阻,让CPU所需的电压降低,从而使驱动它们所需要的功率也大幅度减小,有效降低功耗和发热量;因此,7纳米芯片不仅意味着尺寸面积更小,各方面的表现也会代际提升。

芯片是将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜(thin-film)集成电路;另有一种厚膜(thick-film)集成电路(hybridintegratedcircuit)是由独立半导体设备和被动组件,集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。


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