7nm、5nm、3nm?芯片工藝的極限在哪裡?製程小的芯片有什麼優勢

眾所周知,前段時間臺積電宣佈開始試產5nm芯片了,而在此之前臺積電也是全球第一家量產7nm芯片的代工企業。

而另外像格芯目前已明確表示不再研究10nm以下的芯片製造技術,並且這樣的芯片代工企業並不只有格芯一家。

7nm、5nm、3nm?芯片工藝的極限在哪裡?製程小的芯片有什麼優勢

那和製程越先進,芯片到底會有什麼樣的變化?極限又在哪裡?為何有些企業不斷的在探索芯片製程的極致,比如臺積電,有企業卻只止步於10nm工藝了?

先說說芯片製程是什麼,我們知道芯片是由很多的晶體管組成的,比如麒麟980裡面就積成了69億個晶體管。那麼製程多少則是代表晶體管的尺寸,比如麒麟980是7nm工藝,則代表晶體管是7nm長的,製程越先進,晶體管越小。

7nm、5nm、3nm?芯片工藝的極限在哪裡?製程小的芯片有什麼優勢

那麼當芯片製程越先進,芯片就會生產以下的變化:

1、當芯片面積大小相同時,製造越先進,芯片中塞進去的晶體管就越多,性能變強。

2、如果在同樣數量的晶體管前提下,製程越先進,則芯片面積會變小,能耗變小。

但一般而言,芯片製程越先進時,芯片會朝以上兩個方向同時發展,即晶體管數會變多,同時芯片面積也會適當變小一點點,比如麒麟980比麒麟970面積變小,晶體管變多,然後性能變強,能耗變小。

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但由於硅是由硅原子組成的,最小的晶體管也至少要比硅原子大吧,目前已知硅原子的直徑大約是0.22nm,再考慮到原子之間的距離,理論極限至少是0.5nm,但估計沒人誰可以達到。

而要讓製程變得更先進,代價非常大,畢竟到納米級別的晶體管,每精細一點點,需要的投入呈幾何倍增長。

當達到10nm級別的製程時,越往下研究,難度越大,門檻越高,投入也越大,所以一些芯片代工廠就放棄了往下鑽研了,畢竟目前80%以上的芯片都是10nm及以上工藝製程的。


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