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[科普知识] 半导体节点定义

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  • TA的每日心情
    开心
    2023-2-8 04:51
  • 签到天数: 1811 天

    [LV.Master]无

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    楼主
     楼主| 发表于 2024-9-18 23:58:46 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 moletronic 于 2024-9-18 08:30 编辑 ; z. W( d; M- E: n* f2 }7 P8 D

    5 }6 Y. f& b" h$ v3 J' V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。
    ) `* M: X0 M6 V; {6 U1 I) |" ~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:
      I  d6 Y! \- S& C5 l8 I3 W% D4 x* M4 @# O  A7 P8 P" n
    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。
    4 s) Y3 H: Z! Y! A3 y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# G' ^" y' W' i2 u
    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。" ?; l4 `- G7 T' a2 N
    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。
    * K. i+ m) B, ]" ~! `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。4 X  T) X' X$ t  M
    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。! I* D2 C) h) ]" b0 L& n7 i

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    该用户从未签到

    沙发
    发表于 2024-9-19 00:27:53 | 只看该作者
    这个真是太好了!总算真正明白了。
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    板凳
    发表于 2024-9-19 15:52:55 | 只看该作者
    搞个图就一目了然了。
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-9-2 01:57
  • 签到天数: 37 天

    [LV.5]元婴

    地板
    发表于 2024-9-19 20:22:11 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-9-19 15:52
    ! g3 i! T0 ^7 x  q7 U9 C1 W搞个图就一目了然了。
    5 u( h# A1 Q4 ?6 s
    想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接, u( ^) d! e, V6 O
    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
    6 O2 }) _. S" P" e晶体管基本概念 https://juejin.cn/post/7010690489741475847

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    参与人数 1爱元 +4 收起 理由
    唐家山 + 4 谢谢分享

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  • TA的每日心情
    开心
    2023-2-8 04:51
  • 签到天数: 1811 天

    [LV.Master]无

    5#
     楼主| 发表于 2024-9-19 23:44:47 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-9-18 23:525 [$ ~1 D. [5 g/ ~
    搞个图就一目了然了。

    . j1 x, O3 m4 `+ V; r一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    9 小时前
  • 签到天数: 3262 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2024-9-20 04:16:26 | 只看该作者
    上学时候学过。。。后来做电力, 不接触这个了
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