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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 3 X. I0 y- M1 p+ z# e
    0 X& ?; ~/ s- ^6 s! T9 m8 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。
    ' P: c' Y* k" a* v% 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:# m2 Q3 ?: y7 \" q
    ! ^+ I. {: E3 a2 m- ?2 {+ Y
    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。
    3 T$ f' g6 g  D6 v' o% 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。6 o3 r  u3 g- 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。8 [9 k( S  v: p2 B, ^
    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。8 N% c. P0 R* z8 \
    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。; O6 l0 G/ j1 P* s1 D
    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。
    $ q3 ~! J4 @% `1 F

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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- W+ B, @, ?. N
    搞个图就一目了然了。

    0 f7 O8 C9 D" {4 a  B( j0 s5 a想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
    - M' Z- M5 V3 g' ]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
    ! t$ J0 f+ |, J# s! c! k1 _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
    ; Z, b  I6 i- P3 ]5 m# {0 I搞个图就一目了然了。
    0 s4 {, a8 A: @9 U& j; i9 j
    一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    8 小时前
  • 签到天数: 3808 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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