2023年,不管是臺(tái)積電,還是三星,其3nm的芯片會(huì)大規(guī)模量產(chǎn)了,比如蘋(píng)果的A17就會(huì)采用3nm,還有高通、聯(lián)發(fā)科的旗艦芯片,也會(huì)采用3nm工藝。 但3nm工藝,究竟代表的是什么?晶體管的大小?晶體管數(shù)量?柵極長(zhǎng)度?金屬間距?這些與芯片工藝緊密相關(guān)的參數(shù)中,沒(méi)有一個(gè)是3nm。 我們翻看過(guò)往芯片的命名法,會(huì)發(fā)現(xiàn)所謂的的3nm,甚至之前的5nm、7nm、甚至10nm、14nm等等,這些代表著芯片工藝的XX納米,都只是營(yíng)銷(xiāo)中的數(shù)字游戲而已,大家不必太認(rèn)真。 在20世紀(jì)90年代中期之前,芯片工藝究竟是多少,是取決于晶體管的柵極長(zhǎng)度,長(zhǎng)度是多少,則工藝是多少。 于是很多芯片廠,一味追求縮小柵極長(zhǎng)度,大家提升工藝,改進(jìn)材料,就為了改變縮小柵極長(zhǎng)度,從而提升性能。 工藝制程與柵極長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)圖 于是到1997年的時(shí)候,大家發(fā)現(xiàn)柵極的發(fā)展,比摩爾定律發(fā)展快,比如130nm的芯片,其柵極長(zhǎng)度只有70nm,這時(shí)柵極長(zhǎng)度與芯片工藝實(shí)際上脫軌了。 這時(shí)候要考慮用另外的方式來(lái)命名了,當(dāng)時(shí)業(yè)界提出了兩個(gè)辦法,一個(gè)是接觸柵間距,即兩個(gè)晶體管柵極之間的最小距離。另外一個(gè)辦法則是金屬間距,測(cè)量?jī)蓚€(gè)水平互連之間的最小距離。 但這個(gè)度量法,都沒(méi)有得到大家的一致認(rèn)可,沒(méi)有被真正采納,于是芯片廠們,直接按照摩爾定律,第一代較上一代晶體管密度要提升一倍,一維長(zhǎng)度大概就要縮減成上一代的0.7倍。 于是一張基于摩爾定律的、理想的制程節(jié)點(diǎn)表,就誕生出來(lái)了,第一代制程較上一代縮小0.7倍,從200nm,一直排到了1nm…… 這也就有了臺(tái)積電、三星們不斷進(jìn)步的工藝,但其實(shí)柵極長(zhǎng)度,金屬間距,或者接觸柵間距,已經(jīng)差不多在原地踏步很多年了,每次縮小都很小,遠(yuǎn)不及工藝進(jìn)步快。 按照媒體之前的拆解,臺(tái)積電10nm芯片的金屬間距約為40nm,5nm芯片的金屬間距約為30nm;3nm芯片約為22nm。 而IMEC更是預(yù)測(cè)2nm時(shí)約為21nm,然后1.4nm約為18nm,1nm時(shí)還有16nm。 圖:IMEC工藝路線圖 根據(jù)IMEC研究所發(fā)布的路線圖,顯示半導(dǎo)體工藝雖然會(huì)一直進(jìn)步,會(huì)從當(dāng)前的3nm,直到2nm、1nm,甚至更小工藝…… 但其實(shí)金屬間距縮放將在16nm至12nm左右結(jié)束,再也不會(huì)再縮小了,但晶圓廠們對(duì)外公布的工藝卻在不斷的縮小,甚至還有0.2nm出現(xiàn)。 所以嚴(yán)格的來(lái)講,從2008年的40nm工藝開(kāi)始,芯片廠商們的XX納米工藝,其實(shí)就不能再相信了,已經(jīng)不再與柵極長(zhǎng)度、金屬間距等對(duì)應(yīng)了,只是一種數(shù)字營(yíng)銷(xiāo)游戲了,大家也不必太當(dāng)真。 |
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