7nm、5nm、3nm?晶片工藝的極限在哪裡?製程小的晶片有什麼優勢
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眾所周知,前段時間台積電宣布開始試產5nm晶片了,而在此之前台積電也是全球第一家量產7nm晶片的代工企業。
而另外像格芯目前已明確表示不再研究10nm以下的晶片製造技術,並且這樣的晶片代工企業並不只有格芯一家。
那和製程越先進,晶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晶片製程的極致,比如台積電,有企業卻只止步於10nm工藝了?
先說說晶片製程是什麼,我們知道晶片是由很多的電晶體組成的,比如麒麟980裡面就積成了69億個電晶體。
那麼製程多少則是代表電晶體的尺寸,比如麒麟980是7nm工藝,則代表電晶體是7nm長的,製程越先進,電晶體越小。
那麼當晶片製程越先進,晶片就會生產以下的變化:
1、當晶片面積大小相同時,製造越先進,晶片中塞進去的電晶體就越多,性能變強。
2、如果在同樣數量的電晶體前提下,製程越先進,則晶片面積會變小,能耗變小。
但一般而言,晶片製程越先進時,晶片會朝以上兩個方向同時發展,即電晶體數會變多,同時晶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,電晶體變多,然後性能變強,能耗變小。
但由於矽是由矽原子組成的,最小的電晶體也至少要比矽原子大吧,目前已知矽原子的直徑大約是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,畢竟到納米級別的電晶體,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,所以一些晶片代工廠就放棄了往下鑽研了,畢竟目前80%以上的晶片都是10nm及以上工藝製程的。
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