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让你更清楚的了解纳米工艺、硅晶圆、IC

最近,三星以及台积电在先进半导体制程打得相当火热,彼此都想要在晶圆代工中抢得先机以争取订单,几乎成了 14 纳米与 16 纳米之争,然而 14 纳米与 16 纳米这两个数字的究竟意义为何,指的又是哪个部位?而在缩小工艺后又将来带来什么好处与难题?以下我们将就纳米工艺做简单的说明。

纳米到底有多细微?

在开始之前,要先了解纳米究竟是什么意思。在数学上,纳米是 0.000000001 米,但这是个相当差的例子,毕竟我们只看得到小数点后有很多个零,却没有实际的感觉。如果以指甲厚度做比较的话,或许会比较明显。

用标尺实际测量的话可以得知指甲的厚度约为 0.0001 米(0.1 毫米),也就是说试着把一片指甲的侧面切成 10 万条线,每条线就约等同于 1 纳米,由此可略为想象得到 1 纳米是何等的微小了。

知道纳米有多小之后,还要理解缩小工艺的用意,缩小晶体管的最主要目的,就是可以在更小的芯片中塞入更多的晶体管,让芯片不会因技术提升而变得更大;其次,可以增加处理器的运算效率;再者,减少体积也可以降低耗电量;最后,芯片体积缩小后,更容易塞入行动装置中,满足未来轻薄化的需求。

再回来探究纳米工艺是什么,以 14 纳米为例,其工艺是指在芯片中,线最小可以做到 14 纳米的尺寸,下图为传统晶体管的长相,以此作为例子。缩小晶体管的最主要目的就是为了要减少耗电量,然而要缩小哪个部分才能达到这个目的?左下图中的 L 就是我们期望缩小的部分。藉由缩小闸极长度,电流可以用更短的路径从 Drain 端到 Source 端(有兴趣的话可以利用 Google 以 MOSFET 搜寻,会有更详细的解释)。


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