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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
2 x  @* W2 p4 c- X, N& j
* s0 M$ K" f- A& b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。/ v, j5 ^/ Z, p! P% M3 z
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：7 }) W0 i5 C8 }& P! k
[latex]I_{D}=\frac{\mu_{n}C_{ox}}{2}\frac{W}{L}\left( V_{GS}-V_{th} \right)^{2}[/latex]" d2 A3 `# ^% F. j1 U
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。' O! }! M0 P, `$ V. }0 l: @
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。7 C! ^  p% B2 [, D" E4 ]
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。5 x1 l1 f/ f3 A/ e+ s. L. ~6 U
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。+ N) e6 J) v. |! k9 `& {* b* I3 w; {
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 c1 W5 g0 o0 V3 d8 p7 A+ X$ S6 ?
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。$ u9 N2 r: p" e$ j
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) _; `1 d/ ^( B3 ?. i
搞个图就一目了然了。
4 I  o; k9 J; ]. N
想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
* y) c! e( Y( g9 c' R9 h7 Q& T9 m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; N* X9 J! j$ s  B; }( p
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 23:527 w2 p# Y% `) `9 k: K) P# h
搞个图就一目了然了。

5 F) J7 L, o$ Q/ Q& p9 a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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