这是近50年来芯片制成的发展曲线,其中第一个采用1万纳米的CPU是英特尔的4004,第一个采用5纳米制成的是水果公司的A14,下面说一下芯片之城到底是什么鬼东西,也就是我们所说的七纳米、十纳米,这些到底指的是什么?还有它们都采用了什么工艺?
这些工艺大致可分为两类,在22纳米之前,采用的是平面晶体管工艺,而22纳米到现在的5纳米,采用的是3D晶体管工艺。
你看,这是一个平面晶体管,这是他的源极,这是漏极,这是它的通电沟道,这是绝缘层,这是栅极,当我们给栅极施加电压时,MOS管导通,电子从源极流向漏,即我们所说的制程工艺就是这个沟道的长度。
比如这个沟道是90纳米的,我们就说这个芯片采用的是90纳米的制程,虽然说这是平面晶体管,但是它的结构也是立体的,之所以说它是平面晶体管,是因为它采用了平面工艺,所制作出来的芯片表面看起来是平坦的,所以说这是平面晶体管。
后来之所以又有了3D晶体管,是因为平面晶体管已经满足不了晶体管制成的缩短,当芯片制程缩小到22纳米时,由于沟道太短,栅极很难完全关断,因为沟道越短,栅极控制沟道的能力越差,这时候即使把栅极电压去掉之后,他依然有很大的漏电流。
为了能关断短沟道晶体管,台湾的胡正明教授发明了鳍式场效应晶体管,又称Finfat,这是一种3D晶体管,Finfat的原理是让这些半导体变薄,然后向上凸起,然后再让栅极环绕导电沟道,这样接触的表面积更大一些,做薄之后可以提高晶体管的开关速度,并减少漏电流,同时还可以缩短栅极长度。
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为了进一步提升开关速度并改善漏电流,还可以把它的导电沟道这些分成三小份,这样更容易关断,这就是胡正明教授伟大的发明鳍式晶体管,之所以说鳍式晶体管,是因为它背面的凸起很像鱼鳍。
当制成小于22纳米时,在半导体工艺命名上出现了混乱状态,各个半导体厂商强调的制成没有一个标准,此时尽纳米制成仅仅是一个商业名称罢了,已经不代表晶体管的物理尺寸。
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