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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 + w; |8 m* N2 S1 u( }+ x5 q
    5 a+ Y9 m* |4 A: Q1 M/ u' C
    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。& F3 J# W" T" H. W2 X
    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:
    1 Z1 A4 k; Z8 \$ r" B  [4 |  [. @
    / s7 c1 \: k9 q, 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。
    ' D( m( y7 h- Y" \7 {* W7 @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。/ W+ E0 A: @" p: |/ j# d5 q6 x
    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。
    . r" a' W9 }' U0 }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。
    ) }( q- U. [, o/ T" O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。' o" O5 j6 l7 a4 d, w
    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。! e- b$ B4 E0 p- a! h$ F

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    参与人数 10爱元 +90 学识 +2 收起 理由
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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$ m) l; G1 q+ k! Y9 W2 K
    搞个图就一目了然了。

    2 A8 ?" k0 q3 K5 B% {& r" W想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接4 j2 N5 w+ K+ I0 q* C! K
    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 F5 t( o! D/ r" ]# }  C# }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
    ( j0 a7 H8 A3 q" `  X+ J  C搞个图就一目了然了。
    - U% p! \: c" g% S  e! [* [3 \
    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: 3575 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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