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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
    " [( d: w/ N' }, x
    % [' G- }- z7 t  \2 O3 T$ ^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。: z, x4 }" u1 }; n& 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:# t  V0 x8 }# v9 ]1 T, w2 F* p0 z
    ) @% @5 v% l- @0 H4 _7 R( R
    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。
    ( |, r$ v! m9 Q' u6 e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。- O1 I4 v4 K  d2 h
    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。
      ]% q" j* O& c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。; M- q& E4 l6 x6 n
    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。5 N. P7 C& N, B( z
    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。
    % m  H, F9 N2 [2 d3 m. r7 ^8 y/ @0 |

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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
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    [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* [* a, e" [8 H
    搞个图就一目了然了。

    $ p: Z% n* K1 Z; M1 J0 P想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
    6 K- U8 S+ @. g0 ?- s% T( W2 y; R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
    , p" M9 c: b+ t. l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
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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! _: v" I' {" B, d/ @/ ?0 N
    搞个图就一目了然了。
    % H1 M( O0 k2 ^. n7 g" R
    一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    16 小时前
  • 签到天数: 3407 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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