目前属于1纳米极其以下制程技术突破的黎明前阶段

【本文来自《3纳米芯片是不是会功耗降低?》评论区,标题为小编添加】

根据登纳徳缩放比例定律,随着芯片尺寸的缩小,所需的电压和电流也会下降,由于功耗会受电压和电流的影响,当制程工艺提升、电压和电流随之下降时,其芯片产生的功耗也会降低。台积电表示,与7nm工艺相比,同样性能下5nm工艺的功耗降低30%,同样的功耗下则性能提升了15%。

但半导体制造领域,集成电路的尺寸随着摩尔定律的发展而持续缩小,沟道长度也相应地缩短,这就导致了沟道管中的S和D(源和漏)的距离越来越短。因此栅极对沟道的控制能力变差,这就意味着栅极电压夹断沟道的难度变大,即产生短沟道效应,从而出现严重的电流泄露(漏电)现象,最终令芯片的发热和耗电失控。

90纳米时已经出现了制程提高但功耗变大的问题,之后利用FinFET(鳍式场效应晶体管)结构,解决了这个问题,但到7纳米以下时,极限出现,这个问题再次困扰了厂家。

所以严格来讲,台积电(包括其他代工厂家)避开了短沟道效应带来的功耗问题,只提出了理论上的制程提高而功耗降低。但作者同样没有提到制程与功耗关系的基本常识。双方立场不同,所以都避开了对自己不利的方面。

目前行业正在研究通过新架构(例如环绕式栅极)以及新材料(例如二氧化铪),来解决功耗问题。但新的解决方案仍有很大的问题,比如良率很低等。

所以目前属于1纳米极其以下制程技术突破的黎明前阶段。

发表于上海市
2024-02-09
科技

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