芯片制造难不难:1、3nm只是文字科技,3nm原来是23纳米

科技指南 2024-07-07 22:46:36

随着5G、人工智能、云计算等技术的快速发展,芯片行业变得愈发重要,而作为半导体行业的“心脏”,晶体管尺寸成为各大晶圆厂竞相追逐的焦点。我们常听到的7nm、5nm、3nm等工艺节点究竟代表什么呢?今天我们就来深入浅出地介绍一下这些芯片工艺,让大家能够轻松了解这一高深的技术领域。

以前英特尔老老实实地标注栅机,结果被各种吐槽。瞧瞧现在,英特尔也不老实啦。按它的标准应该一直就是 14++……了。实际上呀,咱们都清楚英特尔曾经是想严谨命名的,它还想保留那最后的一点倔强。所以呢,intel 的 14nm 足足打磨了 5 年。为啥呀?因为它发现自己工艺的提升跟晶体管、栅极对应不上,所以就干脆不改变工艺节点。正因如此,才有了intel 的 14nm 能跟台积电、三星的 10nm 相媲美的情况,intel 的 7nm 能和台积电的 5nm 、三星的 3nm 一较高下。2022 年末,台积电弄出了 3nm 工艺,半年前三星也搞出来了。一般来说,就英特尔在 10nm 工艺之前的标注还算准,后来台积电和三星这俩家伙,标注就是为了好宣传好卖货。实际上,同等工艺下,Intel 还是最棒的。

这等效 3nm 可不是说线宽哟,FinFET 之后,用原来多少 nm 线宽来描述工艺就不合适啦。这里面还有 fin、gate 的尺寸,东西可多着呢!得先讲讲啥叫等效工艺大家才能明白。比如说,一开始栅极到 28nm 或者 14nm 就差不多到极限了,要是工艺和设计图不行,成品处理速度才 10M/s,改进之后速度变成 20M/s,(说法而已,不严谨) -就敢号称 10nm 芯片啦(其实大多数栅极还是 28nm 呢)!还有啊,整个芯片有亿级数量的晶体管,里面有几个 7nm 的,嘿嘿,就敢号称几 nm 啦!

从150nm到3nm:工艺节点的演变

在芯片制造的早期,工艺节点与晶体管的栅极长度(Gate Length)是直接对应的。例如,在150nm的时代,芯片工艺节点就是150nm,晶体管的栅极长度也是150nm。然而,随着技术的进步,这种简单的对应关系逐渐被打破了。

进入130nm工艺节点时,晶圆厂开始采用等效工艺的概念。所谓等效工艺,即工艺节点的命名并不再直接反映栅极长度,而是反映出晶体管密度和性能的提升。例如,28nm工艺节点的实际栅极长度可能是65nm左右,14nm工艺节点的实际栅极长度可能小于30nm。

3nm工艺背后的真相

近期,全球领先的光刻机制造商ASML在公布其EUV(极紫外光刻)光刻机路线图时,揭示了各大晶圆厂的实际工艺数据。ASML的数据显示,当前所谓的3nm工艺,实际的金属半节距(Metal Pitch)约为23nm,1nm工艺的金属半节距约为18nm。

那么,为什么3nm工艺节点的实际金属半节距会是23nm呢?

首先,我们需要了解金属半节距的概念。金属半节距是指相邻金属线之间的距离的一半,它是衡量芯片工艺精细程度的重要指标。传统的栅极长度(Gate Length)只反映了晶体管的一个维度,而金属半节距则涵盖了更多的细节,如晶体管之间的互连和整体布局。

其次,光刻技术是影响金属半节距的关键因素。目前的EUV光刻机采用13.5nm波长的光刻光源,根据光刻原理,光源波长必须小于要刻蚀的图形尺寸才能实现精确刻蚀。因此,当前EUV光刻机能够实现的最小图形尺寸约为13.5nm,而3nm工艺节点的实际金属半节距为23nm就变得可以理解了。

根据ASML的PPT,我们来复盘总结下关键数据:

N3(3nm工艺)实际对应的金属半节距为23nm。

N2(2nm工艺)实际对应的金属半节距为22nm。

A14(1.4nm工艺)实际对应的金属半节距为21nm。

A10(1nm工艺)实际对应的金属半节距为18nm。

A7(0.7nm工艺)实际对应的金属半节距为18-16nm。

A2(0.2nm工艺)实际对应的金属半节距为16-12nm。

尽管3nm、1nm等工艺节点并不代表实际的物理尺寸,但这些节点名称仍然具有重要意义。它们大致反映了晶体管的密度和性能水平,同时也是市场营销的重要工具。了解这一点后,我们可以更理性地看待各大厂商的宣传。

ASML的EUV光刻机:推动芯片工艺进步的关键

ASML是全球唯一一家能够生产EUV光刻机的公司。EUV光刻机的问世,使得7nm及以下节点的芯片制造成为可能。2023年底,ASML向英特尔交付了首套High NA EUV光刻机,其数值孔径(NA)从标准EUV光刻机的0.33提升至0.55。这一提升使得光刻机的分辨率从13nm提高到8nm,大大提升了制造精度和生产效率。

未来,High NA EUV光刻机将支持2nm芯片的量产,到2029年有望支持1nm芯片的量产。更为先进的Hyper-NA EUV光刻机也正在研发中,预计将进一步推动芯片工艺的进步。

虽然中国目前尚未掌握最先进的EUV光刻机技术,但依靠现有的DUV(深紫外光刻)光刻机,已经能够满足中低端芯片的市场需求。DUV光刻机的成熟应用,使得28nm及以上节点的芯片制造得以顺利进行。通过多重曝光技术可以造出等效工艺7nm的芯片。

通过以上介绍,我们了解到所谓的3nm、1nm工艺节点并不代表实际的物理尺寸,而是反映了晶体管密度和性能的提升。同时,ASML的EUV光刻机是实现这些先进工艺节点的关键设备。当然,制造自己的EUV光刻机是中国半导体行业的目标。尽管这一过程可能需要较长时间,但随着技术的不断积累和突破,我们有理由相信,中国在未来将具备自主研发和生产EUV光刻机的能力。

60 阅读:36010
评论列表
  • 4166 51
    2024-07-12 20:37

    对啊,北斗就是GPS,际风就是路虎,SU7就是保时捷,咱们的57nm就是0.1nm[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

    用户10xxx22 回复:
    全球定位系统(英文:Global Positioning System,简称GPS),美国的没名字直接用简称,因为是第一家有占了名字的便宜,北斗是中国的GPS的名字,伽利略是欧洲的GPS的名字,明白啥叫GPS没?
    木同 回复:
    麻烦你也改个吧 叫大猩猩比较适合你
  • 安安 51
    2024-07-30 17:02

    从这几年显卡更新换代就能看出来,性能提升很小,价格居高不下,噱头却越来越多,说明芯片制程工艺遇到了困难,很多高性能设计无法避免高功耗,摩尔也不在适用了

    大爷 回复:
    国内28nm良品率也感人,14nm基本上都是次品和废品,
    用户10xxx15 回复:
    ??显卡性能提升还是比较大的,cpu没多大?
  • 2024-07-08 13:01

    满嘴胡说八道

    S狂野之狼 回复:
    你难道不知道7纳米是硅原子的材质极限吗?低于7纳米会发生电子隧穿,漏电率飙升
    洗面奶喜欢洁面乳 回复:
    美国人都不知道吗?
  • 2024-07-27 22:20

    5nm以下没太大意义,跑分好看而已,优化系统比提高芯片制程好处大多了!

    搞科技吧 回复:
    是的,每年优化一次性能提升200%,10年提升2000%
    流星 回复: 搞科技吧
    这个提升肯定也有极限的吧?架构,运算逻辑完美了就没法提升了。
  • 2024-07-12 08:31

    呵呵,都开始自欺欺人。那国产芯片到底相当于什么水平?

    用户12xxx60 回复:
    遥遥领先
    神经蛙 回复:
    但你没竞争力啊。哪怕一片多0.001,一亿单位下来,你成本都比别人多很多,这行业是领先者吃肉喝酒,落后者只能舔碗底,甚至苟延残喘奄奄一息
  • 2024-07-29 22:20

    这是真的,不信你把掐我脖子的手松开,我马上就会用真纳米打败你,谣谣领先[得瑟]

    用户10xxx59 回复:
    沙子到位了?拉沙子的师傅把沙子拉哪里去了?这么多年
  • 秋盈 13
    2024-07-13 15:43

    讨论这个完全没必要,关健是芯片性能,不是尺寸,它只是一种比较值

    欣辰微景 回复:
    以前是绝对值,现在是代号
  • 乐透 12
    2024-07-12 03:40

    恭喜你攻克了1nm3nm.

  • 250 11
    2024-08-01 03:29

    nm叫纳米,14nm芯片叫14纳米制程芯片,3nm芯片叫3纳米制程芯片。作者你自己搞出个3nm等于23纳米,这是你自己的制程,不受国际公认的!

    洗面奶喜欢洁面乳 回复:
    名如其人
    布衣 回复:
    哪来国际公认的,都是西方忽悠的,基本都是14nm
  • 2024-07-08 13:20

    照他这么定义CPU一块几cm大小,现在的工艺是cm

  • 2024-08-09 12:06

    不难 你倒是造一个出来啊 不要打嘴炮啊

  • 2024-07-13 14:04

    [吃瓜]多少纳米是别人说了算的,当你有别人没有就是你说了算

    何麒麟 回复:
    你做出来1m制程工艺的,你能说的算?因为别人都没有[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]
  • 2024-07-23 01:47

    字研?

  • 2024-07-26 23:17

    英特尔就算标注100 纳米也有人买的,性能在那摆着,我们就算1纳米现在还没有一个正经的半导体公司,小编不要酸

  • 2024-07-28 21:57

    反正硅原子的直径是0.11纳米,还有可以吹的空间。

  • 2024-08-08 10:59

    英特尔股价都跌成狗了,销售额净利润双双下降,现在只有中国市场还认可英特尔,其它市场都转入AMD的怀抱了

    255489588 回复:
    2023年英特尔纯利44多亿AMD19亿多,英特尔现在砸2纳米生产线上半年财报就负19亿,如果生产线有利好消息涨回1500亿不是难事
    静谷云川 回复:
    谁说中国市场认可intel,反正我不认可,锐龙出来后就优先选AMD了,intel靠品牌积累熬了这么多年,锐龙刚出的时候,总能听到挺intel和卖intel的说,intel稳定,优化的好 AMD打游戏还差不多,工作还是intel好,AMD就只能用来跑分玩,等等,但市场上又具体找不出到底哪里不稳定的案例,第一次AMD靠巴顿大致追平intel 结果intel放出了扣肉大招 又有了绝对优势,现在13 14代出了这档子事件后,这才是正儿八经的产品缺陷,而且是市场验证出的,连稳定性这点拿来糊弄用户的资本都没了,全球份额就两家分了,你以为他们做产品都是过家家玩呢,出厂前都经过专业严格的测试,还轮到你来评测他们的稳定性
  • 2024-08-12 21:09

    你狗屁不是,就会在家里耍烂嘴

  • 2024-09-22 21:57

    变相为intel落后工艺找借口和贴金而已,用户才不管你什么工艺,现在intel产品性能落后,功耗更高是不争的事实,因为功耗高 搞出个大小核来搞田忌赛马,不是否定大小核不好,

  • 2024-07-13 13:26

    能做到等效五纳米,性能就有保障了,跑分150万以上了

  • 实际栅极打到5纳米以下就没有意义了,量子隧穿效应目前解决不了[并不简单]

  • 2024-07-30 23:08

    小便不用做,直接吹都吹得出来,还能永远谣谣领先[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑][点赞][点赞][点赞]

  • 2024-07-31 12:47

    虽然小编的说法错漏百出,但有一点没说错,三星和台积电确实是在玩文字游戏。硅在5nm时就会出现量子隧穿效应,漏电将是个大问题。所以台积电和三星所谓的4nm 3nm工艺,看看就好,千万别以为他们真的把栅极间距做到3nm了。

  • 2024-08-01 18:05

    别不服,你能不能做出一样的?

    angela 回复:
    人家在科普
  • 2024-08-29 22:11

    以为3纳米就是距离3纳米,想着击穿电压超低,现在的手机电压下漏电岂不是很严重,省电估计意义不大,原来是文字游戏

  • 2024-09-22 16:53

    牙膏厂市值是按摩店零头,也不影响盈利是按摩店的几倍…现在英特尔在投资新生产线,良率稳定后,市值哗啦啦升回去了…

    世界上哪有真情 回复:
    他晶圆厂舍不得花钱研发 没走代工路线 注定被台积电打击的 任何行业不专注都会被专注的干掉
  • 2024-07-13 14:47

    英特尔是没对手,14+++挤牙膏收割全世界[得瑟]

    神经蛙 回复:
    英特尔市值只有英伟达1/30了。[得瑟]
    阿牛 回复:
    就是市值成了AMD的零头[得瑟]
  • BAO 3
    2024-07-19 08:24

    虽然有些云理雾理,还是可以扩展知识[点赞]

  • 2024-07-29 17:13

    等中国攻克这项技术后,把顶级光刻机价格打到200元一台,卷死外国垄断狗。

  • 2024-07-28 15:52

    那我国14nm不是遥遥领先了?

    angela 回复:
    我们也是等效的
  • 2024-07-29 02:06

    胡说八道

  • 2024-07-30 02:20

    别偷换概念,承认在这方面落后了就那么慢[笑着哭]

    angela 回复:
    人家实事求是,又没说中国超越了,现在连科普文章都不能写了?
  • 2024-07-31 03:10

    封装台积电更好而已

  • 2024-07-31 12:22

    深度好文,学习了。

  • 2024-08-13 09:27

    当年三星的三纳米连美国的七纳米都比不上[笑着哭]

  • 2024-08-23 12:50

    我们遥遥领先,何惧来哉?对了,遥遥领先已经是过去式了,现在是远远超越了。[裂开]

  • 100_ 3
    2024-09-23 11:11

    时间见证一切,看看到底是谁在吹牛逼

  • 2024-07-08 10:42

    好期待哟!

  • 2024-07-13 11:54

    intel 7nm是不是就是2nm?

  • 纳米本来是长度单位,现在被手机芯片搞的不知道是什么了

  • 2024-07-13 13:17

    你去制造一个出来呀

  • 2024-07-31 16:10

    你糊弄我我糊弄你

  • 2024-07-31 12:30

    这货太干,手机圈看不懂[笑着哭]

  • 2024-07-30 13:46

    还是别发这种文章了,说实话容易挨骂的,你就得告诉它们国外的月亮比中国的圆一万倍

  • 2024-08-01 22:01

    那你怎么造不出来

  • 2024-08-01 12:42

    英特尔让雷袀去宣传就好了,绝对遥遥领先

  • 2024-08-01 17:59

    真是张口就来,遥遥领先真是在哪都能吹起来啊[呲牙笑]

  • 2024-08-02 08:34

    多少纳米本身就是商业营销手段,主要比多少纳米更重要的技术说了普通人不懂

  • 2024-08-25 18:40

    说哪么多没用。自己做不出来。不还是花钱买人家的吗

  • ZERO 2
    2024-08-28 09:49

    管他是几纳米。比肩,甚至超过人家再说

  • 2024-09-05 21:45

    不难你也弄出1nm来,然后满世界卖

  • 2024-09-08 01:14

    苹果为什么不找英特尔代工,找台积电?

    行者 回复:
    台积电可上量
    255489588 回复:
    意识问题,你叫一个管理大药房的人去管理士多店,两个月关门[笑着哭]
  • 2024-09-17 13:52

    面对现实努力追赶,而不是夜郎自大拐着弯来吹牛逼

  • 2024-09-18 21:46

    等效

  • 2024-09-18 01:01

    3纳米怎会是23纳米 3元能换3百?[静静吃瓜]

  • 2024-09-19 15:11

    英特尔过两年要倒闭

  • we23 2
    2024-09-21 09:30

    我靠!安装它的机械臂还几米呢,说了这么多都是不懂的[得瑟]

  • 2024-09-20 11:37

    骗子

  • 2024-09-23 16:31

    英特尔都要挂壁了

  • 2024-09-24 19:07

    这篇文章科普得不错,基本上说到点了[点赞][点赞][点赞]

  • 2024-09-23 15:51

    还是4代i7耐操

  • 2024-07-26 13:41

    造不难,可以仿制,可以给你仿制一大批芯片,难得是技术,在自己的技术上做出属于自己的3nm的芯片,抄袭不难,难得是创新啊!

    凌峰 回复:
    芯片抄袭不了,哪怕不顾及专利也不行,仿制的只有外观没有性能!
    与风何愁 回复: 凌峰
    仿制不是不行,只是我们购买不了所需要的原材料,就算购买也是价格很高,我们自主研发却目前实力不够,仿制是研究透你的主板,用廉价可代替的零件来做,这种方式虽然快,但是不稳定,就像之前的小霸王对标fc,性能没有fc强大,也不稳定,兼容性比fc太太大
  • 2024-07-29 02:45

    不难吗?不难的话千亿老总到处偷技术?

  • 2024-07-30 01:51

    你直接说遥遥领先吧

  • 2024-08-02 00:09

    制程越高端,越不耐高温。军工芯片才是耐造。

  • 2024-08-01 13:46

    说得你是代表一样。你代表芯片科技了?真无知,去看看高通8115芯片是不是7nm要死呀?按你的意思:7nm是23*2等于48nm才对咯。那华为28nm是多少?[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]自以为是。按你意思华为车的芯片是28nm应该是200nm才对咯。那还研究个芯片毛线呀。

  • 2024-08-07 12:48

    承认技不如人这么难吗?遥遥领先个毛

  • 2024-08-13 10:32

    可能以后会有win99,但是,可能我见不到了,98⑥

  • 2024-09-08 01:13

    为什么amd使用台积电5 nm比英特尔10nm好?

  • 2024-09-09 19:46

    很多人根本不知道芯片是用来干嘛的。

  • 2024-09-12 16:25

    正视差距,别胡说八道

  • 2024-09-12 21:33

    这算是自我安慰吗

  • 2024-09-19 16:19

  • 2024-09-23 22:04

    还吹英特尔,英特尔都要卖了,还吹