爱吱声

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 ) R- V3 t( ]2 t

. X: A  R5 b' l2 i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。: E4 P! @7 M* y2 e
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:+ X' T* K" K% @* x6 W" i; R! a+ B7 v; |! j
[latex]I_{D}=\frac{\mu_{n}C_{ox}}{2}\frac{W}{L}\left( V_{GS}-V_{th} \right)^{2}[/latex]* F( E. ?* v( x6 H" V
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。/ M) r' }% i7 f* k' ~
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。$ n/ W: K" R! }: a
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。
) c- x$ h0 R8 M% [, c+ 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。7 z  a1 h* [. Y1 v8 G% Q
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。# n. d. f3 Q- R  L4 n) H
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。
. e0 i9 W: d9 Z  q
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 15:52
  ~' k% d/ u4 a1 S- _/ S搞个图就一目了然了。

0 \9 R9 C9 }+ p% i1 J想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接" M6 Q* e* `& {4 [4 C" P( U
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.html6 _" K$ o. x; t; U1 O3 S% C
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
6 N4 p( z8 Z- p) {! E4 r) w搞个图就一目了然了。

/ J" n' t7 W: h% Y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




欢迎光临 爱吱声 (http://aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2