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标题: 半导体节点定义 [打印本页]

作者: moletronic    时间: 2024-9-18 23:58
标题: 半导体节点定义
本帖最后由 moletronic 于 2024-9-18 08:30 编辑 ! O7 ^: M! {$ A
" I* z4 t# `6 C& U, U& g
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。
, [# t2 T6 L; N5 F7 t8 W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:( Z7 \: v; q) J1 I: ?- T& M" b
[latex]I_{D}=\frac{\mu_{n}C_{ox}}{2}\frac{W}{L}\left( V_{GS}-V_{th} \right)^{2}[/latex]3 Z/ m4 \- W/ I/ a8 w$ ^( r# p6 W
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。
- x" y* t$ F3 x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。4 }- K& c8 r2 m+ t& Z/ u
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。& S: e% _( Y. c; `! z# n2 D( j
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。4 ?0 [- Y' {5 N6 V! N0 M# w' F% d/ U7 a
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。
1 f5 S8 j1 @* b, {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。* p" I, u0 c  h; p9 [' w# R

作者: WiFi    时间: 2024-9-19 00:27
这个真是太好了!总算真正明白了。
作者: 隧道    时间: 2024-9-19 15:52
搞个图就一目了然了。
作者: alaok    时间: 2024-9-19 20:22
隧道 发表于 2024-9-19 15:523 M1 i* l( g! n. m, K4 ]2 V8 R2 C( X4 M
搞个图就一目了然了。
; i' _1 i" ~1 P
想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
, s( R1 _( h% Z9 \1 C8 v2 a' _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! c3 n) `, F$ ^7 T晶体管基本概念 https://juejin.cn/post/7010690489741475847
作者: moletronic    时间: 2024-9-19 23:44
隧道 发表于 2024-9-18 23:52
/ h# s9 g* l. W$ C% B搞个图就一目了然了。

" F0 i, G0 \9 |* ~一直没学会搞图床。。。
作者: 马鹿    时间: 2024-9-20 04:16
上学时候学过。。。后来做电力, 不接触这个了




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