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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# t0 V; V: [) `$ Y* a+ V4 s( R: f' M% e! P+ p
    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。( k- R% V' W. @$ A( U
    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:
    % @8 }4 i6 O4 W% a* \6 a: s8 Y# c6 M( q/ ^: X5 ~. P9 t. D8 o/ _
    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。. k0 [. c) d  Z0 \& \0 Q. Y- s
    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。
    , A6 H: w& c4 m, W, `  v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。
    2 S, E# f# L; _  U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, g+ `; T% r  ~
    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。
    # }& S3 s5 v+ S5 o1 F% k$ l" 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。
    9 [( n0 W$ j' V  R

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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
  • 签到天数: 1 天

    [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- M* H. {* o" x9 Z2 j& u/ H
    搞个图就一目了然了。
    . F) `" P; U# T2 z$ _+ k% e0 d) k; q
    想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接; @! F2 n, n- p- k* m
    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
    " M9 f; t# w* Z( |: C1 {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
    7 f0 c5 Z, [% `) R% E1 q搞个图就一目了然了。

    1 T2 H8 r8 w& H2 r3 _( A! x一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    20 小时前
  • 签到天数: 3523 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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