迅维网

「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?

zxbai 2017-9-18 10:41


  1. 当前处理器上的晶体管已经远远不是千万级别的概念,而是数个billion。

  2. 现在最先进的制程工艺是Intel 刚刚公布的14nm工艺,Fin Pitch小于 50nm,可以说是技术上的一个飞跃了。关于所谓的14nm,实际只能初略的反映工艺的一个技术节点,真正的沟道长度要比14nm要长一些。

  3. 关于14nm之后的技术,现在理论预测的极限大概在3nm左右。出去开会的时候和一些工业界的大牛们有过一些学习,据说现在10nm已经完成了大规模生产最初阶段的论证,而7nm也基本完成了实验室阶段的研究。感觉5nm,甚至是3nm只是时间上的问题。

  4. 关于处理器的生产流程,实际只包含Intel的工艺是不完整的。现在技术上有两大阵营,一者是Intel为首的Bulk Si FinFET 技术,一者是IBM为首的 SOI Si 技术,两者技术各有利弊。

  5. 关于那么多晶体管是怎么弄上去的,实际最本质的还是光刻技术 Photolithography,随着特征尺寸的缩小,光刻的重要性已经上升到无法上升的地步了,以至于出现了EUV Extreme ultraviolet lithography 和Multiple patterning Multiple patterning 等诸多逆天的技术,光这些技术都可以说上很多文字了。

  6. 半导体产业毋庸置疑是近百年最为激动人心的领域,正是这无数的晶体管一代又一代的更新变革才有了近些年几乎爆炸式的IT 技术进步。

  7. 之前很难想象那几十亿个晶体管能几乎完全一致并且整齐划一的工作而不出现任何错误,这本身就是一件非常amazing的事情,其实在那小小的处理器背后包含了无数人几十年的心血(Intel在美国的技术研究部门有一万多人,其中有8000多PhD,可想而知其中投入的人力物力之大),于是这个问题就不难理解了。
之前因为科研需要拆过一个处理器。

  于是放两张照片和大家分享。


「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?


  这是一个Top-down View 的SEM照片,可以非常清晰的看见处理器内部的层状结构,越往下线宽越窄,越靠近器件层。


「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?


  这是处理器的截面视图,可以清晰的看到层状的处理器结构,由上到下有大约10层,其中最下层为器件层,即是MOSFET晶体管。

  拆解的处理器是AMD的产品,AMD作为IBM阵营的公司,同Intel不一样,其采用的是SOI 衬底技术。

  关于之前提到的Intel 14nm 技术,在去年的国际电子器件会议上(IEDM2014),Intel公布了其的具体的技术细节,虽然还是有些语焉不详,但已经能够比较完整了解其中的一些工艺进展。


「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?


  此为3D FinFET中的Fin结构,Fin Pitch(两个Fin之间的距离)为40nm,这对于工艺上是很大的挑战了,同时对于提升集成度缩小成本具有非常重要的意义。


「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?


  这是整个处理器某一区域的截面TEM图,很显著比我那个粗糙的SEM要清楚太多了。最下层同样是晶体管。


「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?


  这张图上显示了Intel最新采用的Air Gap技术,图中黑色区域即是air gap。因为空气的K值近乎最低,此举有利于减小互联线之间的寄生电容,减小信号delay
同时在IEDM 2014上IBM也公布了SOI阵营的14nm技术,相比Intel的技术,IBM要更加fancy和复杂,估计成本也要高不少。


「技术文章」芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?


  和Intel的体硅(Bulk Si)技术不一样,IBM采用的是绝缘体上硅(SOI)上的3D晶体管。

  关于7nm以后的technology node,其实工业界也是莫衷一是,Wiki上认为5nm(5 nanometer)将是Moore‘s Law的尽头,但Intel也有大牛表示FinFET技术可以把Moore’s Law 推展至3nm(Moore's Law Dead by 2022, Expert Says, 7nm, 5nm, 3nm: The new materials and transistors that will take us to the limits of Moore’s law).

  关于提到的EUV(极紫外)光刻技术,其采用波长为13.5nm的紫外光用于光刻,因为波长远小于当前运用的193nm光源,因为光的衍射带来的精度问题将大大减小,但小波长意味着非常高的能量(正比于光波的频率,反比于波长),因此如何得到稳定、合适、大功率的光源是一个极难的问题,同时因为极小的波长,普通用于聚焦的透镜将无法运用,只能运用反射式透镜,这也是一个极难的问题。据说现在TSMC 非常看好此项技术,已经入手好几台了,只是Intel依旧按兵不动,据说还要接着弄multiple patterning。

1

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

路过

刚表态过的朋友 (1 人)

收藏
来自: 今日头条
发表评论

最新评论

引用 讯城科技 2017-9-18 10:41
说中文夹杂英文的问题,某些专业名词是没辙的。。。你觉得装b,来来来,给你一句简单的翻译翻译,“今天在linux下把我的python程序打成了docker镜像”,你来翻译一哈看看!
引用 维修江湖第一 2017-9-18 10:41
处理器真是够精密,一直以为只是一堆硅
引用 讯城科技 2017-9-18 10:41
为什么一定要整这么小,整一个主板这么大,性能不就能提升50倍?500核
引用 花开的那一瞬间 2017-9-18 10:41
大家别急,我国年底完成5nm科研,好戏在后头
引用 冠盟科技通讯 2017-9-18 10:41
我庆幸Intel不是像国家电网,两桶油,移动这样的国企,否则投入这么大的研究,世界没几个人用的起。这不是我黑国企,只要国企能垄断了,绝对价格吓死人。
引用 讯城科技 2017-9-18 10:41
14nm最先进?现在都10nm了,英特尔已经不行了知道不
引用 讯城科技 2017-9-18 10:41
你也搞错了吧。现在好像仅仅做到的是量子加密通信。并不是纠缠通信。不是那种地球到火星之间的无延迟依靠纠缠的瞬间通信
引用 天籁维修 2017-9-18 10:41
有这工夫干嘛不搞房地产?什么设备都不需要,也不需要请乱七八糟的工程师,躺着就能发财
引用 维殇轻谈 2017-9-18 10:41
小编时不时跳出一个英文单词是在这拽词,显得你很有文化学过英语吗?杀比
引用 维殇轻谈 2017-9-18 10:41
我就想问 我们中国想要达到同样水平要多少年
引用 花开的那一瞬间 2017-9-18 10:41
所有的刻录机技术只有荷兰有,由于技术封锁,中国得不到刻录机,所以,只能从刻录机开始研究,然后再研究处理器,所以中国芯片技术慢。而荷兰一年泽产不了多少刻录机
引用 维殇轻谈 2017-9-18 10:41
看到这些使我想到了中国的龙芯,在中国龙芯加上中国的量子技术应该是世界上最先进的了吧!中国的教授们加油!
引用 青春维修 2017-9-18 10:41
在扫描电镜下,处理器内部浩瀚无边,井然有序,犹如一座超级大城市,真的是太精彩了。不信你可以把自己电脑的处理器拆开,拿去做个扫描电镜看看,一般大学里都有。
引用 青春维修 2017-9-18 10:41
虽然我也是学英文的,我也赞成你的看法。
引用 灵魂禁锢 2017-9-18 10:41
即然在头条上发,就请别拽那些英文名词,大多数人对cpu都是好奇,并不懂,所以你装逼其实很失败
引用 花开的那一瞬间 2017-9-18 10:41
整辣么多English,中文夹杂words,整他马装B
引用 灵魂禁锢 2017-9-18 10:41
我们有个相关机构的任务就是把进口的芯片用腐蚀法一层一层的剥开,研究,琢磨!美其名曰自主研究!俱体咋整咱真不懂!
引用 青春维修 2017-9-18 10:41
这种文章通俗明了,我~看不懂,为了装得很有学识的样子,我看完了
引用 维修江湖第一 2017-9-18 10:41
一千万个开关不停的开关,处理形成程序的1和0,1是开0是关。虽然知道原理我还是搞不懂
引用 青春维修 2017-9-18 10:41
在超导半导体材质上进行激光雕刻,就是光刻,半导体材质有很多,激光种类也有很多…芯片就是指令集,直白的说芯片就是用来发送电频信号的开关电路数字上表现为1和0,指令有代码分位数2位的4位的8位16的32的64的,大家现在用的64位操作系统,明白不?就是可以识别64位指令的资源管理操作系统,芯片以低压脉冲信号发送各种0和1组成的指令,而指令集由国际的相关机构通过厂家研讨进行规格化,…  运算的,逻辑的指令,一堆一堆…………

发表评论

登录 后可参与评论
返回顶部
附近
店铺
微信扫码查看附近店铺
维修
报价
扫码查看手机版报价
信号元
件查询
点位图


芯片搜索