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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 ) y4 U0 h8 i, K4 z  |
    3 r$ j$ _/ D( \) r. C; a, Z
    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。
    + [5 t: M8 R0 p* f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:) @2 c! ]( @, `! [
    1 e# \3 {4 J% |0 W$ n# j
    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。# t/ L- T* v( J3 i" }* 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。2 d8 d- X$ L* h7 O- P% m4 k
    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。
    3 ?6 n! |2 U9 z8 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。+ I5 }: {# h1 H" 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。3 Q2 b( X+ b/ X6 U# V
    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。
    # R4 l8 F1 J6 @: D/ }

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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! g/ _. r2 G4 x' _, W
    搞个图就一目了然了。
    7 x+ _( f- f, V- `: U' N5 n
    想进一步图文并茂科普的话请移步下面的链接
    5 F/ ?; P2 ^+ X' y, S3 |1 L9 e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+ ^# |6 I1 O; ]& a0 }1 s
    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 23:527 c8 ~; b* u! _
    搞个图就一目了然了。

    1 {$ i" e6 s; e9 M# a1 o, Z" e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: 3667 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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