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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 . q$ Q' y6 {' f0 ~) |4 Z$ L, j8 a
    ) b4 i) d' ]+ [( H3 C5 Z7 }
    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。
    9 j9 ?8 e; b& A4 H6 Q; H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:2 c8 Q2 B$ M# @1 B- S
    - E9 b, P$ p- A! \+ ^8 M7 B/ I
    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。( _: i1 o7 ^  @
    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! ]' Z, M, g" r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。: O  Q. T  N) X  `! C$ O! E2 r5 M
    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。
    0 o' Y% I( Z- W+ g  r  V2 {" S( s' y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。
    $ P" v) a) T% G0 M7 F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。3 K6 Y& d" h. w6 r: @

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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* X8 t! N6 T! ~- g0 ^' Q3 s/ I. S+ e
    搞个图就一目了然了。

    6 h3 Y8 z4 D, ~想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接( o" Y$ o  p  Z
    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
    8 F- F+ `9 X* ~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
    ' g! a! b2 B7 S( o! o+ v# ~* ?搞个图就一目了然了。
    2 b6 K0 a$ ^; B! S* j
    一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    20 小时前
  • 签到天数: 3277 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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