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标题: 半导体节点定义 [打印本页]

作者: moletronic    时间: 2024-9-18 23:58
标题: 半导体节点定义
本帖最后由 moletronic 于 2024-9-18 08:30 编辑 ! U& C6 E7 X( g' t. G6 o. v4 c4 J
( {1 q# C, `: k" c3 p- j
看到大家讨论光刻机的时候对XXnm节点有些疑惑,这里解释一下。
6 _! U6 m. Y- i2 `; c; [/ m其实我们说的XXnm都是逻辑电路这边的。顾名思义,逻辑电路就是执行逻辑运算的,而各种逻辑运算的器件都可以用反相器(非门)为基础得到。在大规模集成电路里最基本的器件就是反相器,而一个反相器是由一个P型场效应管(MOSFET)串联一个N-MOS得到的。反相器切换的速度跟MOS管的饱和电流成正比。所以要提高半导体器件的性能就要提高MOS的饱和电流。MOS的饱和电流公式:
- Y, A  {, g, N$ }[latex]I_{D}=\frac{\mu_{n}C_{ox}}{2}\frac{W}{L}\left( V_{GS}-V_{th} \right)^{2}[/latex]5 x7 E! ?' E9 P5 {3 X9 C' o  X3 }
这里D是漏极,S是源极,G是栅极。un是电子迁移率,Cox是栅极下面形成的电容大小,Vth是阈值电压(MOS管形成导电通道),W是栅极宽度,L是栅极长度。
; r$ k% I, T3 }& T  C7 X3 V我们平常说的XXnm节点就是栅极长度,所以工艺进步就是要减小L。. v  m, v& A$ `4 J; m4 l
提高W也可以提高ID,但这会增大器件面积,减小器件密度,所以不会做。
2 V; f) x! [* b) o# m" B现在常说的FinFET/GAA等于往三维方向增大W,不会增大器件面积。增大W可以等效认为减小L,现在节点的数值比实际器件栅极长度小有部分就是靠这个来的。
% l4 A3 z) Y: V4 t' a4 |# O( R* N现在减小尺寸的主要动力是降功耗,P=IV,电流不能降因为要保持高频,所以降电压的同时要降L。7 E7 j* c1 Y5 q3 D
近十几年牙膏厂CPU的主频就没升过,就是因为ID稳定的原因,而90年代主频是一直在升的。
/ w8 D( |; Y' `: m6 j3 u; P
作者: WiFi    时间: 2024-9-19 00:27
这个真是太好了!总算真正明白了。
作者: 隧道    时间: 2024-9-19 15:52
搞个图就一目了然了。
作者: alaok    时间: 2024-9-19 20:22
隧道 发表于 2024-9-19 15:52# i, p2 ~. R* ^
搞个图就一目了然了。

- V7 `0 G( {$ \+ Y* s) L想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
# e* @5 U' t4 f晶体管的发展史:技术如何逼近极限?https://finance.sina.cn/2021-03-14/detail-ikkntiam1218666.d.html
0 X, ]* U) {+ g" X5 j$ y: t* w晶体管基本概念 https://juejin.cn/post/7010690489741475847
作者: moletronic    时间: 2024-9-19 23:44
隧道 发表于 2024-9-18 23:52* _/ J7 Y( b' r. e* d
搞个图就一目了然了。
8 C3 I7 ^4 r" ~" S9 d
一直没学会搞图床。。。
作者: 马鹿    时间: 2024-9-20 04:16
上学时候学过。。。后来做电力, 不接触这个了




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