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14nm/10nm/7nm...半导体产业数字游戏

已有 3243 次阅读 2017-9-24 20:03 |系统分类:科研笔记| 集成电路产业

近日,据媒体报道,Intel发布了自己的10nm工艺,预计年底或明年量产。台积电和三星的10nm工艺都已经进入量产阶段但是Intel指出,对手的所谓10nm,其实只有自己14nm的档次,而自己的10nm仍然领先对手足足一代。

看到这一新闻,细细想想,让人匪夷所思。14nm10nm是一个精确的长度单位,这个还能掺水?就像我们去加油,要加30升,就是30升。如果加油站给我加少了,或者油里掺水了,我们自然想到的是去投诉,要求补偿我们的损失。但是,我们看到,Intel说台积电与三星,你们的不是真正的10nm,我们的才是。难道他们量错了?10nm虽然很小,但是我们精确的使用电子显微镜精确测得。为什么会出现这样的争吵呢?

我们先看一下10nm工艺下主要图形结构的尺寸:

我们发现,没有任何一个结构的最小尺寸是10nm!!!

那么这个10nm的数字是怎么来的呢?

Intel最初的一款10umCPU 4004, 到现在的10nm,半导体器件性能不断提升。而标志这个技术等级的数字10um0.18um0.13um, 90nm, 45nm, 16nm, 10nm… 这些数字被称作工艺节点,数字越小代表着技术等级越先进。

最初的工艺节点的定义很简单,就是晶体管控制栅的长度(gate length),后来又演变成第一层金属M1half-pitch。这两个参数,都直接关系到工艺中所能制作出了的最小的图形尺寸。

而到了现在,像22 nm, 16 nm, 14 nm, 10 nm等工艺节点的定义已经与半导体器件的物理尺寸没有任何联系。各大工艺厂通过各种新技术的引入,如高k-金属栅,鳍形结构等提升集成电路的性能,在综合性能提升之后,就会把新的工艺以更小的数字来命名。而这个工艺节点数字的选取更多的是市场和营销上的考虑

所以说,当你听到半导体厂商发布新的更先进的工艺节点时,如未来几年会有7nm5nm3nm器件问世,要记住,他们提供的器件性能确实提升了(功耗或者速度),但是并没有提供物理尺寸上更小的、更接近原子尺寸的加工能力。

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