半导体制造的制程节点,那么也就是指所谓"XXnm"的节点的意思。这里面有多方面的问题,一是制造工艺和设备,一是晶体管的架构、材料。晶体管的制造只是前端而已,集成电路的后端,包括互联等等,也是每个技术节点都会进步的一大课题,这部分我也完全不懂,所以不涉及。
首先回答技术节点的意思是什么。常听说的,诸如,台积电16nm工艺的Nvidia GPU、英特尔14nm工艺的i5,等等,这个长度的含义,具体的定义需要详细的给出晶体管的结构图才行,简单地说,在早期的时候,可以姑且认为是相当于晶体管的尺寸。
为什么这个尺寸重要呢?因为晶体管的作用,简单地说,是把电子从一端(S),通过一段沟道,送到另一端(D),这个过程完成了之后,信息的传递就完成了。因为电子的速度是有限的,在现代晶体管中,一般都是以饱和速度运行的,所以需要的时间基本就由这个沟道的长度来决定。越短,就越快。这个沟道的长度,和前面说的晶体管的尺寸,大体上可以认为是一致的。但是二者有区别,沟道长度是一个晶体管物理的概念,而用于技术节点的那个尺寸,是制造工艺的概念,二者相关,但是不相等。
在微米时代,一般这个技术节点的数字越小,晶体管的尺寸也越小,沟道长度也就越小。但是在22nm节点之后,晶体管的实际尺寸,或者说沟道的实际长度,是长于这个数字的。比方说,英特尔的14nm的晶体管,沟道长度其实是20nm左右。
集成电路的工艺节点(integrated circuit technique): 泛指在集成电路加工过程中的“特征尺寸”,这个尺寸越小,表示工艺水平越高,常见的有90nm、65nm、45nm、32nm、22nm等等。xxxnm意思:xxx纳米是指集成电路工艺光刻所能达到的最小线条宽度 ,一般指半导体器件的最小尺寸,如MOS管沟道长度。现在主流集成电路工艺是CMOS工艺。这个还真不好说……
CPU是用硅晶圆为原料加工的,而硅晶圆尺寸越大,制作晶体管越多,成本就越小,但晶圆的生产过程中离中心越远越容易出现坏点,这就限制了晶圆尺寸的增大。
为了增加产量减少成本只能不断缩小蚀刻尺寸,就是制造设备在一个硅晶圆上所能蚀刻的一个最小尺寸,是CPU核心制造的关键技术参数,。制造工艺相同时,晶体管越多处理器内核尺寸就越大,一块硅晶圆所能生产的芯片的数量就越少,每颗CPU的成本就要随之提高。反之,如果更先进的制造工艺,意味着所能蚀刻的尺寸越小,一块晶圆所能生产的芯片就越多,成本也就随之降低。
制作CPU的蚀刻过程是由光完成的,透过一定波长的光透过掩膜后照射在硅晶圆上,将掩膜上的电路图像完整的复制到硅晶圆上,光的波长越短,印出的电路就越细,蚀刻尺寸越小。“工艺节点”就是由光的波长决定的。在250nm工艺及其以前的光刻工艺中采用汞灯作为光源,为了提高光刻的分辨率,从180nm开始采用波长为248nm的KrF激光作为曝光光源,130nm和90nm工艺中采用波长为193nm的ArF激光光源,从65nm工艺开始将使用波长更短的激光光源。
您所说的硬件的纳米数其实表示半导体工艺的“技术节点(technology node)”,也称作“工艺节点”,是一组人为数据。半导体业界通常使用“半节距”、“物理栅长(晶体管栅极的长度)”和“结深”等参数来描述芯片的集成度,这些参数越小,芯片的集成度越高。其中半节距(half-pitch),是指芯片内部互联线间距离的一半,也即光刻间距的一半,由于历年来每一个新的技术节点总是用于制造DRAM芯片,因此最新的技术节点往往是指DRAM的半节距。
根据摩尔定律,半导体工艺的进步向来是跳跃式的发展过程,而非渐进的过程。为了描述未来芯片的发展细节,IRTS引入了技术节点的概念,并将之定义为“在工艺中实现重大进步”,或者说“每节点实现大约0.7倍的缩小”或“每两个节点实现0.5倍的缩小”。当然,术节点只是一组人为数据,那么各厂家拿出的产品实际尺寸只会尽量逼近ITRS给出的节点数值,在进行工厂集成时也往往根据各种条件的不同而对工艺参数进行调整,实际产品未必与某技术节点的数据保持严格一致。按照现有的工艺节点来算,以当前处理器的制程工艺乘以0.714即可得出下一代CPU的制程工艺,如90*0.714=64.26,即65纳米。
终于打完了,废话有点多,求给分……X﹏X
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