将硅进行切割,成为晶圆,然后再经过:蚀刻、离子注入、电镀、抛光等,将极其复杂的电路结构,在晶圆上制造出来最后测试、切割、封装,就成为了我们平时能够看到的CPU芯片芯片制造的技术,之所以非常的困难,就在于要通过将近5000道工序,把数亿个晶体管,在一片只有指甲盖大小的硅晶片上制造出来,还要进行复杂的逻辑设计,难度不亚于把全国的路网,规划到这一点点的空间里面正是因为制造的流程非常复杂,研发投入大,回报周期长,失败率高,产业更新快,所以形成了非常高的行业门槛。
当购买计算机或手机时我们常常关注处理器的制程和性能,商家也往往重点宣传这一方面,面对7nm,10nm这样的数字,我们消费者应该知道些什么呢?
作为消费者,你需要知道这个数字代表着处理器中晶体管的大小,晶体管是CPU和数字电路的构建模块。
要知道根据摩尔定律,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这样的性能翻倍的带来重要就是靠制程的不断提升而带来的。
要理解缩小制程的用意,缩小电晶体的最主要目的,就是可以在更小的芯片中塞入更多的电晶体,让芯片不会因技术提升而变得更大;其次,可以增加处理器的运算效率;再者,减少体积也可以降低耗电量;最后,芯片体积缩小后,更容易塞入行动装置中,满足未来轻薄化的需求。
再回来探究纳米制程是什么,以14纳米为例,其制程是指在芯片中,线最小可以做到14纳米的尺寸,下图为传统电晶体的长相,以此作为例子。缩小电晶体的最主要目的就是为了要减少耗电量。
不过,制程并不能无限制的缩小,当我们将电晶体缩小到20纳米左右时,就会遇到量子物理中的问题,让电晶体有漏电的现象。所以目前总会有目前工艺发展已经触碰到物理极限了这种说法,事实上,制程进步速度虽然会放缓,但是我们不断追求新工艺的热情是不会减少的。
最后
从设计到加工,这其中涉及的科学技术与工艺流程非常的高深繁杂,除了基础科学扎实的研究努力,芯片产业需要一种实实在在的精神和坚持不懈的意志力,需要一种沉稳与踏实。希望大家能在未来的生活中能多多关注这个产业,对芯片人的努力钻研多一份理解和尊重。