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20nm芯片強(qiáng)大在哪?在工藝流程中找答案

發(fā)布時(shí)間:2014-11-30 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】現(xiàn)在的處理器,芯片為什么都在強(qiáng)調(diào)強(qiáng)大呢?怎么樣才算是強(qiáng)大的呢?是不是很難理解,為何在做得更小、功耗更低的同時(shí),其性能反而還可以更加強(qiáng)大呢?這里小編公布下芯片的制作流程,來這里找答案吧!
 
當(dāng)推出新款處理器的時(shí)候,制造商們總喜歡講述“更小的納米制程工藝”、“更強(qiáng)大的性能”、以及“更優(yōu)異的能效表現(xiàn)”等概念。不過,很多人或許難以理解,為何在做得更小、功耗更低的同時(shí),其性能反而還可以更加強(qiáng)大呢?有鑒于此,外媒PhoneArena特地撰寫了一篇文章,為我們解釋與“制程”相關(guān)的的一些問題。
首先,什么是納米?
  
從本質(zhì)上來說,一顆微處理器就是由采用不同材料制成的許多“層”堆疊起來的電路,里面包含了晶體管、電阻器、以及電容器等微小元件。
  
不過它們與被你扔進(jìn)垃圾堆的大塊頭所采用的常規(guī)元器件很是不同,因?yàn)樗鼈兊某叽缫呀?jīng)小得肉眼難以看清,而規(guī)模更是可以讓你感到震驚。
  
在這些由元器件組成的“大軍方陣”中,組件間的距離通常用毫微米進(jìn)行衡量。如果覺得“十億分之一米”的概念不好記,那你也可以用“納米”(nanometers)來描述它。
  
最后,間距越小,可以排布在芯片上的元器件就可以更多。
其次,為什么制程更小更節(jié)能?
  
答案是:縮減元器件之間的距離之后,晶體管之間的電容也會(huì)更低,從而提升它們的開關(guān)頻率。
  
由于晶體管在切換電子信號(hào)時(shí)的動(dòng)態(tài)功率消耗與電容成正比,因此它們才可以在速度更快的同時(shí),達(dá)到更加省電。
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另外,這些更小的晶體管只需要更低的導(dǎo)通電壓,而動(dòng)態(tài)功耗又與電壓的平方成反比(能效又提升)。
  
最后,推動(dòng)半導(dǎo)體制造商向更小的工藝尺寸進(jìn)發(fā)的最大動(dòng)力,就是成本的降低。組件越小,同一片晶圓可切割出來的芯片就可以更多。
  
即使更小的工藝需要更昂貴的設(shè)備,其投資成本也可以被更多的晶片所抵消。
最后一點(diǎn),為何制程工藝的飛躍幾乎都是每2年一次?
  
有利也有弊,在制程更小更省電的同時(shí),晶體管的電流也更易泄露——即使其處于“關(guān)閉”狀態(tài)。如此一來,又會(huì)導(dǎo)致芯片“更費(fèi)電”。
  
在理想世界中,這些元器件方陣會(huì)是完全穩(wěn)定的。而隨著電子設(shè)備變得越來越小,波動(dòng)、漸變和擴(kuò)散都會(huì)對(duì)其造成很大的影響。
  
那么,如何在“制程”與“穩(wěn)定”之間達(dá)成平衡呢?上方的表格就列明了當(dāng)前市面上可以達(dá)到的移動(dòng)芯片的“極限”。
  
當(dāng)然,制造商們對(duì)于“極限”的追求是永無止境的?;蛟S在不遠(yuǎn)的將來,我們就能迎來量產(chǎn)版的“單原子大小”工藝制程的芯片了。
 
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