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讓你更清楚的了解納米工藝、矽晶圓、IC

最近,三星以及台積電在先進半導體製程打得相當火熱,彼此都想要在晶圓代工中搶得先機以爭取訂單,幾乎成了 14 納米與 16 納米之爭,然而 14 納米與 16 納米這兩個數字的究竟意義為何,指的又是哪個部位?而在縮小工藝後又將來帶來什麽好處與難題?以下我們將就納米工藝做簡單的說明。

納米到底有多細微?

在開始之前,要先了解納米究竟是什麽意思。在數學上,納米是 0.000000001 米,但這是個相當差的例子,畢竟我們隻看得到小數點後有很多個零,卻沒有實際的感覺。如果以指甲厚度做比較的話,或許會比較明顯。

用標尺實際測量的話可以得知指甲的厚度約為 0.0001 米(0.1 毫米),也就是說試著把一片指甲的側麵切成 10 萬條線,每條線就約等同於 1 納米,由此可略為想象得到 1 納米是何等的微小了。

知道納米有多小之後,還要理解縮小工藝的用意,縮小晶體管的最主要目的,就是可以在更小的芯片中塞入更多的晶體管,讓芯片不會因技術提升而變得更大;其次,可以增加處理器的運算效率;再者,減少體積也可以降低耗電量;最後,芯片體積縮小後,更容易塞入行動裝置中,滿足未來輕薄化的需求。

再回來探究納米工藝是什麽,以 14 納米為例,其工藝是指在芯片中,線最小可以做到 14 納米的尺寸,下圖為傳統晶體管的長相,以此作為例子。縮小晶體管的最主要目的就是為了要減少耗電量,然而要縮小哪個部分才能達到這個目的?左下圖中的 L 就是我們期望縮小的部分。藉由縮小閘極長度,電流可以用更短的路徑從 Drain 端到 Source 端(有興趣的話可以利用 Google 以 MOSFET 搜尋,會有更詳細的解釋)。