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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
    ! c3 X/ s5 S$ F9 }! M; u) H
      s3 {) A1 g) e4 E+ m, l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。
    ) B1 v3 i/ ^+ J/ S( d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:% C! @& z, e" S+ _  \

    ( x9 G& y+ ^8 \3 p( b8 C; F- k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。
    " J# C/ ?: o  w( v9 K5 C9 T) ?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。
    % j% s. `& x' u% [; Y4 q4 G  P- b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。* m+ I$ N. k. I
    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。
    . U6 o- K0 P. D0 a2 c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。6 W; h, s& V5 Z' y8 t" ~/ ?; |% `2 c8 ?
    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。* f/ g+ K( T6 w5 v4 t, z9 `) f0 N

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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% R4 ~9 _* J( ~* [# Z  V
    搞个图就一目了然了。

    5 \4 h: a! f% N想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接6 h( y  ^) Y2 p; j
    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.html7 @9 R# A# F% a# s
    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 23:52
    " v4 h5 q* C% j# }2 o) X搞个图就一目了然了。

    9 Z" u' o3 H7 ^; T5 r( _一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    22 小时前
  • 签到天数: 3524 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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