一个芯片会有六十多亿个二极管吗?

发布时间:2022-02-20 / 作者:清心寡欲


亲,60亿晶体管很多吗?1平方厘米=100平方毫米=1亿平方微米=100万亿平方纳米,如果是5纳米制程,每个晶体管按照100*100纳米的话,这个看起来还没有你的指甲盖大小的平面上就具备100亿个晶体管

(看起来是不是很熟悉,像不像你家小区里面的一座座房屋啊?道路宽敞,井然有序……)

这些晶体管,通过特定的连接方式,组成功能计算单元,执行物理基础上的逻辑判断功能,也就是各种“门电路”。可以回答:


并将判断结果,通过电流、电压的累加信号,发送给其他模块,实现统计,并得到计算结果。想想看,我们的手机或者电脑,每天要按照您的要求,看大片、玩高清晰度游戏、算收支、处理微信撩妹、参与某多多竞拍等工作,没有强劲的“芯”,怎么应付呢?


当然,如果是7nm,16nm,48nm制程,数字越大,集成的晶体管数量,会呈指数级减少,能够执行的功能就会减少,效率降低。

那么5nm是什么概念呢?作为基质的多晶硅原子,其直径是0.117nm,5纳米制程,也就只有40个硅原子排列的距离,这已经是灰常小的距离了,不可能用镊子去搬运,当然也不能用凿子,能够加工它们的手段,只有波长更小的深紫外激光束,对准基质,烧掉一部分。也就是我们在网络上经常看到的“光刻机”常干的事。


当然,不要指望用激光束按照单线条去慢慢烧,这样子,100亿个,可能要烧到天荒地老,光刻的原理是先制造一个含有大量电路的“反片”(类似于照相底片),然后用激光束照射它,相当于给硅基片来一次或者数次曝光,这样就能在基片上刻出来需要的结构了。

不同的电路,需要不同的“反片”,光刻机涉及到多组反片之间的调换,几十个镜片组成的镜头组,在纳米范围内移动,还要调节激光的强度,实现不同的蚀刻深度,万一功率过大烧穿了,可能整个晶圆上面的几百个芯片,就是废品了。


因此,光刻机对机械操作、环境震动、光污染、气流扰动、尘埃等因素非常敏感,甚至不小心被偷窥一下,就可能让大批初级产品失效。因为观察者的角膜,也可以反射光线呢!

因此,制造顶级的芯片,属于工业技术的顶层,是数十个国家,几百个实验室,几百万人多年劳动的成果。不要怀疑人类的创造力哦!


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