我們在 ExtremeTech 上討論了很多半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn),，但是從技術(shù)上講，我們并不經(jīng)常提及什么是半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn),。隨著 Intel 的 10nm 節(jié)點(diǎn)進(jìn)入生產(chǎn)階段,，對(duì)于半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的困惑越來越多了，而且對(duì)于臺(tái)積電和三星的技術(shù)是不是優(yōu)于英特爾（以及如果擁有的優(yōu)勢,，他們擁有多少優(yōu)勢）,，也打上了問號(hào)。 半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)通常以數(shù)字命名,，后跟納米的縮寫：32nm,，22nm，14nm等,。CPU 的任何功能與節(jié)點(diǎn)名稱之間沒有固定的客觀聯(lián)系,。半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的命名方式也并非總是如此，在大約 1960s-1990s ,，節(jié)點(diǎn)是根據(jù)門的長度來命名的,。IEEE 的這張圖顯示了這種關(guān)系：  年份-工藝節(jié)點(diǎn)-半間距-溝道長度 長期以來，柵極長度（晶體管柵極的長度）和半間距（芯片上兩個(gè)相同特征,，如柵級(jí),，之間的距離的一半）與過程節(jié)點(diǎn)名稱相匹配，但最后一次是1997年,。半間距又連續(xù)幾代與節(jié)點(diǎn)名匹配,，但在實(shí)際意義上兩者并沒有什么關(guān)系。實(shí)際上,，特征尺寸和芯片實(shí)際上的樣子匹配,，已經(jīng)是很長很長時(shí)間之前的事情了。  在2015年之前會(huì)縮小到1nm的嗎,？可笑 如果我們達(dá)到幾何比例縮放要求以使節(jié)點(diǎn)名稱和實(shí)際特征尺寸保持同步,，那么六年前我們就該將生產(chǎn)線降至 1nm 以下（這怎么可能嘛）。我們用來表示每個(gè)新節(jié)點(diǎn)的數(shù)字只是代工廠為了宣傳選取的數(shù)字,。早在2010年,，ITRS（國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖，稍后對(duì)此組織進(jìn)行詳細(xì)介紹）把在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上應(yīng)用的技術(shù)集稱為“等效擴(kuò)展”（而不是幾何擴(kuò)展）,。當(dāng)我們接近納米級(jí)的極限時(shí),，宣傳可能會(huì)開始使用埃而不是納米，或者可能會(huì)使用小數(shù)點(diǎn),。當(dāng)我開始在這個(gè)行業(yè)工作時(shí),，通常會(huì)看到記者提到微米而不是納米的工藝節(jié)點(diǎn)，例如 0.18微米或 0.13微米，而不是 180nm 或 130nm,。 市場如何碎化半導(dǎo)體制造涉及大量的資本支出和大量的長期研究,。從論文采用新技術(shù)到大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)之間的平均時(shí)間間隔為10到15年。幾十年前,，半導(dǎo)體行業(yè)認(rèn)識(shí)到,，如果存在針對(duì)節(jié)點(diǎn)引入的通用路線圖以及這些節(jié)點(diǎn)所針對(duì)的特征尺寸，這對(duì)每個(gè)電子工業(yè)的參與方都是有利的,。這將允許生產(chǎn)線上的不同位置的廠商同時(shí)克服將新節(jié)點(diǎn)推向市場遇到的難題,。多年來，ITRS（國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖）一直在發(fā)布該行業(yè)的總體路線圖,。這些路線圖長達(dá)15年之久,，為半導(dǎo)體市場設(shè)定了總體目標(biāo)。  ITRS于1998-2015年發(fā)布,。從2013年至2014年,，ITRS重組為ITRS 2.0，他們很快意識(shí)到傳統(tǒng)的推進(jìn)方法遇到了理論創(chuàng)新的瓶頸,，新組織的任務(wù)目標(biāo)是為大學(xué),、財(cái)團(tuán)和行業(yè)研究人員提供“未來的主要參考方向，以激發(fā)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新”,，這個(gè)目標(biāo)也要求新組織大幅擴(kuò)展其覆蓋范圍和覆蓋范圍,。ITRS就此宣布退休了，成立了一個(gè)新的組織,，稱為IRDS（國際設(shè)備和系統(tǒng)路線圖）,，其研究的范圍大得多，涉及更廣泛的技術(shù),。 范圍和重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移反映了整個(gè)代工行業(yè)正在發(fā)生的事情,。我們停止將柵極長度或半間距與節(jié)點(diǎn)大小綁定的原因是，它們要么停止縮小,，要么縮小的速率減慢,。作為替代方案，公司已經(jīng)集成了各種新技術(shù)和制造方法,，從而繼續(xù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)縮放,。在40 / 45nm，GF和TSMC等公司推出了浸沒式光刻技術(shù),。在32nm處引入了雙圖案。后柵極制造是28nm的功能,。FinFET是由Intel在22nm處引入的,，而其他公司則是在14 / 16nm節(jié)點(diǎn)處引入的。 公司有時(shí)會(huì)在不同的時(shí)間推出功能,。AMD和臺(tái)積電推出了40 / 45nm浸沒式光刻技術(shù),，但英特爾等到32nm才使用該技術(shù),，并選擇首先推出雙圖案,。GlobalFoundries和臺(tái)積電開始在32 / 28nm使用更多的雙圖案。臺(tái)積電在28nm處使用后柵極構(gòu)造,，而三星和GF使用先柵極技術(shù)。但是,，隨著進(jìn)展變得越來越慢,，我們已經(jīng)看到公司更加依賴于營銷，擁有更多定義的“節(jié)點(diǎn)”,。像三星這樣的公司,，沒有像以前一樣瀑布式下降節(jié)點(diǎn)名字（90、65,、45）,，而是給不同的工藝節(jié)點(diǎn)起了數(shù)字部分相同的名字：  技術(shù)在進(jìn)步，但是并不能實(shí)現(xiàn)14,、10,、7、3的跨越式發(fā)展 我認(rèn)為您可以吐槽該產(chǎn)品名稱不明不白,，因?yàn)槌悄星逦膱D表,，否則很難分辨哪些流程節(jié)點(diǎn)是早期節(jié)點(diǎn)的演變變體。 盡管節(jié)點(diǎn)名稱不依賴于任何特征尺寸,，并且某些特征尺寸已停止縮小,，但半導(dǎo)體制造商仍在尋找改善關(guān)鍵指標(biāo)的方法。這是真正的技術(shù)進(jìn)步,。但是,，由于現(xiàn)在很難獲得性能上的優(yōu)勢，并且更小的節(jié)點(diǎn)需要更長的開發(fā)時(shí)間,，因此公司正在嘗試更多所謂的改進(jìn)實(shí)驗(yàn),。例如，三星正在準(zhǔn)備比以前更多的節(jié)點(diǎn)名稱,。那是某種營銷策略,，而不是他們真的能做出來多么超前的改進(jìn)。 為什么人們聲稱 Intel 10nm 和臺(tái)積電,、三星的 7nm 是等效的,？因?yàn)橛⑻貭?0納米制程的制造參數(shù)非常接近臺(tái)積電和三星用于7納米制程的值。下面的圖表來自WikiChip,，但它結(jié)合了英特爾10nm節(jié)點(diǎn)的已知功能尺寸和臺(tái)積電和三星7nm節(jié)點(diǎn)的已知功能尺寸,。如您所見，它們非常相似：  ET的圖像，根據(jù)WikiChip的數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯 delta 14nm / delta 10nm列顯示了每個(gè)公司從其上一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始將特定功能縮小的程度,。英特爾和三星的最小金屬間距比臺(tái)積電更嚴(yán)格,，但是臺(tái)積電的高密度SRAM單元比英特爾小，這可能反映了臺(tái)灣代工廠的不同客戶的需求,。同時(shí),，三星的單元甚至比臺(tái)積電的單元還要小?？傮w而言,，英特爾的10nm工藝達(dá)到了許多關(guān)鍵指標(biāo)，臺(tái)積電和三星都將其稱為7nm,。 由于特定的設(shè)計(jì)目標(biāo),，單個(gè)芯片可能仍具有偏離這些尺寸的功能。制造商提供的這些數(shù)字是給定節(jié)點(diǎn)上的典型預(yù)期實(shí)現(xiàn)方式,，不一定與任何特定芯片完全匹配,。 有人質(zhì)疑英特爾的10nm +工藝（用于Ice Lake）在多大程度上達(dá)到了這些宣傳的指標(biāo)（我相信這些數(shù)字是針對(duì)Cannon Lake發(fā)布的）。的確,，英特爾10納米節(jié)點(diǎn)的預(yù)期規(guī)格可能會(huì)略有變化,，但14納米+也是14納米的調(diào)整，10nm+肯定比14nm工藝有非常大的改進(jìn),。英特爾已經(jīng)表示,，一定會(huì)把10nm工藝節(jié)點(diǎn)的晶體管密度相對(duì)14nm增加2.7倍作為目標(biāo)，因此我們將推遲任何有關(guān)10nm +可能略有不同的猜測,。 總而言之理解新流程節(jié)點(diǎn)的含義的最佳方法是將其視為總括性術(shù)語,。當(dāng)一家代工廠商談?wù)撏瞥鲆粋€(gè)新的流程節(jié)點(diǎn)時(shí)，他們所說的其實(shí)是： “我們創(chuàng)建了具有更小特征和更嚴(yán)格公差的新制造工藝,。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),，我們集成了新的制造技術(shù)。我們將這組新的制造技術(shù)稱為流程節(jié)點(diǎn),，因?yàn)槲覀兿胍粋€(gè)總括的術(shù)語,，向大眾傳遞我們改進(jìn)了某些具體的工藝參數(shù)?！?/p> 關(guān)于該主題還有其他問題嗎,？將它們放到下面，我會(huì)回答他們,。 |
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