中芯國際能讓14nm芯片達到7nm芯片的性能水平嗎?

芯片的製程是決定芯片性能的決定性因素之一,同樣的電路設 計,7納米制程的芯片肯定比14納米制程的芯片性能要強。因 為製程技術的巨大差距,14納米芯片在性能上根本無法達到7 納米制程的芯片的水平,這是物理學規律決定的,沒有人能改 變這一客觀規律!

什麼是芯片的製程

芯片是手機、電腦等很多電子產品的核心器件,因為封裝在電 子產品內部,很少人能夠看到其廬山真面目。事實上,芯片是 由大量的晶體管按照特定設計圖紙的要求連接起來,從而實現 數據運算與處理的大規模集成電路。因此可以看出,晶體管是 組成芯片的基本單位。

晶體管的結構如下圖所示:

中芯國際能讓14nm芯片達到7nm芯片的性能水平嗎?

晶體管由源極(Source)、漏極(Drain)和柵極(Gate)三 部分組成。電流從源極流向漏極,柵極可以控制源極和漏極間 電流的通斷;柵極的寬度決定了電流通過時的損耗。製程就是指晶體管中柵極的最小寬度,以7nm芯片為例,7nm芯 片就是指該芯片中晶體管的柵極最小寬度為7nm。

製程對芯片性能的影響

芯片行業流傳著一個定律叫,摩爾定律。它是由英特爾的創始 人之一戈登·摩爾提出來的,內容是:當價格不變時,芯片上 容納的晶體管的數量,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能 也將提升一倍。

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從中我們可以讀出以下信息:晶體管數量決定了芯片性能的高 低。柵極的大小可以決定晶體管體積的大小,而柵極的大小取決於芯片製造過程中的製程。也就是說製程決定了芯片的性能,其影響主要體現在以下兩點 :

1.芯片功耗和發熱的減少:柵極越窄,源極和漏極間的電流通 過時遇到的阻力越小,芯片運行的電流就可以越小;另外電流 損耗部分轉化成的發熱就越少。因此芯片的運行功耗和發熱量 就可以有效降低。

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2.數據處理性能的提升:晶體管體積越小,在同等面積的條件 下,可容納的晶體管數量就會增加。晶體管相當於一個開關, 晶體管數量越多,開關就越多,對電路里電流的邏輯控制能力 就越強,芯片對數據的處理性能也就越強。

技術先進14nm製程可以媲美哪種製程

從上文可以看到,不同製程的芯片差別在於芯片中晶體管柵極 的厚度。電流的其實是電路中電子的移動造成的,柵極的厚度 越小,電子在流動過程中受到的阻力就越小,其穿過柵極的時 間就越短,電子的能量損耗就越小,芯片的運算性能就越高, 功耗就越小。

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所以當柵極的厚度處於同等量級的水平下,可以通過一定的技 術手段實現兩種製程差異不大的芯片擁有同等的性能水平,因 為在這種條件下較小的製程差異不是芯片性能的決定性因素。 所以說只要能找到一種合適的技術手段,14nm芯片完全可以達 到同12nm芯片相當的技術性能。

綜上所述,14nm芯片無論怎樣都不可能達到與7nm芯片相同性 能水平,解決這個問題的唯一辦法性能更好的光刻機。


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