芯片的制程工艺你了解多少?一文带你摸透芯片制程工艺!

作者&投稿:滕盲 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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1、概念

制程(Process),是指特定的半导体制造工艺及其设计规则。不同的制程意味着不同的电路特性。通常,制程节点越小意味着晶体管越小速度越快、能耗表现越好。

在晶体管结构中,电流从源极(Source)流向漏极(Drain),栅极(Gate)相当于闸门控制源极和漏极的通断。

制程工艺中的纳米,是指单个晶体管的栅极长度(GateLength),称为栅长,通常也认为是晶体管导电沟道的长度。

先进的制程就是将栅极尽量做小。栅长是决定器件尺寸的关键,是半导体集成度的标志,也是区分不同半导体制造工艺换代的标志。

从图中可以看到栅长的缩小进程:1990年以前栅长的减小几乎完全线性;1990年以后,栅长的减小速度更快,并且不再完全线性。

2、发展历程

1971年,Intel发布了世界上第一颗CPUintel4004,10000nm制程,集成了2250个晶体管。

到2020年,世界首款成功应用5nm制程的是Apple公司的A14,集成了118亿个晶体管。

随着制程节点由5nm向3nm发展和演进,芯片制造的难度逐步逼近物理极限。

3、命名规则

制程的迭代遵循摩尔定律:每代工艺都使芯片上的晶体管数量增加一倍,每个连续的工艺节点命名约为前一代的07倍。即以当前制程节点乘以0.7即可得出下一代制程节点。

随着制程的发展,晶体管的技术模式从平面型晶体管(PlanarFET)切换到式晶体管(FinFET)发展到目前最先进的全包围栅晶体管GAAFET)。

当制程小于22nm时,“制程=栅长”的说法已然失去意义。各半导体厂商宣称的制程没有统一的标准,几纳米制程仅仅是一个代表某种特定尺寸和技术的商业名称和营销口号。

举例来说:各厂商的晶体管密度

Intel:10nm节点,已经达到了1.06亿/mm²

Samsung:7nm节点,为0.95亿/mm²

TSMC:7nm节点,为0.97亿/mm²

由此可以看出,Intel10nm和三星、台积电等广商的7nm工艺制程属于同一水平。但由于命名的差异,7nm工艺更加引人瞩目。

4、先进制程现状

当制程工艺来到5nm,全球的芯片广商竞争越发激烈,强者愈强。

目前已发布的采用4nm和5nm制程的芯片设计厂商只有联发科、苹果、高通、三星和华为;而制造企业中,技术最先进的两位玩家台积电和三星,均能生产5nm以下制程的芯片。相比来说,但台积电的良率和产能更高一些。

5、华为现状

麒麟9000系列是华为发布的全球首款采用5nm工艺的5G集成SoC芯片,无论从性能上还是功能上看都完全在线,实力毋庸置疑。加上芯片上搭载的华为5G技术,从某种程度上说,华为已经在逐步赶超世界上最强的芯片设计公司甚至在5G方面有所领先。这也是美国最为忌惮之处。

所以,美国打压华为选择从芯片制造着手。遗憾的是,芯片设计华为可以自主,但是高端芯片的制造必须交于台积电完成。为避免成为下个制裁对象,台积电自然就中止了与华为合作。

没有了代工厂,华为设计再先进的芯片也只能是躺在电脑里的一堆电路图,永远走不到生产环节,永远无法走向市场,服务于消费者。

真心期待:国产芯片早日走向自主,不再受制于人!华为早日王者归来。




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岑甘风湿: 就是说该芯片的晶体管沟道的最小尺寸单位是20nm,通俗一点就是如果把芯片比作地图的话,那么工艺制程就是地图上的比例尺.20nm也就是比例尺为20nm,可以精确到该单位.

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岑甘风湿: 比你想象的复杂千百倍,而且不是有钱投入就能够赶上世界先进水平的. 说一个参数: 国内最先进的芯片厂(中芯国际)是28纳米制程工艺,国际一流的台积电(台湾)是10纳米,7纳米FinFET制程技术即将量产! 差距很大,大家都在努力,而不是停下来等你赶超! 经常听到一个词:后发优势,真不明白后发有啥优势.

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