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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 - p% L; y" s5 [2 G, ^! @! J1 i; a0 r
    ) D5 }1 n- p2 v0 q
    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。
    : l  F1 X+ J  s0 S5 ]' K) j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:  q3 z9 O# p  r

    8 d/ J: ~" E& u) h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。9 S5 T, ]4 u4 L3 @2 M
    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。: B& K* e" c# W' s
    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。7 I: F& I7 L' x6 C* r8 g6 R" F8 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。
    ' C) h* |1 @; `4 U1 o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。" Z1 q  _2 i9 D0 a1 M
    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。
    7 h/ b# _+ }4 Q% b6 [1 o

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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
    : ]# o6 K9 ^# J2 r* z3 t6 I5 W搞个图就一目了然了。
    ( d" C" y; K* y9 M7 k% i8 i3 h
    想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
    + J9 q3 d3 S! S! W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' J7 }. s9 H' d9 |
    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 23:529 A) [  B1 G0 ^* V( |3 G, R7 y
    搞个图就一目了然了。
    - y) C$ x' G, f. n
    一直没学会搞图床。。。
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  • TA的每日心情
    开心
    7 小时前
  • 签到天数: 3605 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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