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  • 1 # 智子008

    縮小納米制程的用意,就是縮小電晶體,就是可以在更小的晶片中塞入更多的電晶體,讓晶片不會因技術提升而變得更大;其次,可以增加處理器的運算效率;再者,減少體積也可以降低耗電量;最後,晶片體積縮小後,更容易塞入行動裝置中,滿足未來輕薄化的需求。

    那麼電晶體是做什麼的呢?

    電晶體是一種半導體器件,放大器或電控開關常用。電晶體是規範操作電腦,手機,和所有其他現代電子電路的基本構建塊。

    由於其響應速度快,準確性高,電晶體可用於各種各樣的數字和模擬功能,包括放大,開關,穩壓,訊號調製和振盪器。電晶體可獨立包裝或在一個非常小的的區域,可容納一億或更多的電晶體積體電路的一部分。

    下面我們來看看縮小電晶體如何提高晶片的效能。

    電腦是以 0 和 1 作運算的,要如何以電晶體滿足這個目的呢?做法就是判斷電晶體是否有電流流通。當在 Gate 端(如圖所示)做電壓供給,電流就會從 Drain 端到 Source 端,如果沒有供給電壓,電流就不會流動,這樣就可以表示 1 和 0。

    再回來探究納米制程是什麼,以 14 奈米為例,其製程是指在晶片中,線最小可以做到 14 奈米的尺寸。縮小電晶體的最主要目的就是為了要減少耗電量,然而要縮小哪個部分才能達到這個目的?就是縮小柵極長度,即source端和drain端之間的距離,藉由縮小柵極(gate的長度),電流可以用更短的路徑從 Drain 端到 Source 端,從而提升效能。

    不過,製程並不能無限制的縮小,當我們將電晶體縮小到 20 奈米左右時,就會遇到量子物理中的問題,讓電晶體有漏電的現象,抵銷縮小 L 時獲得的效益。作為改善方式,就是匯入 FinFET(Tri-Gate)這個概念,如右上圖。在 Intel 以前所做的解釋中,可以知道藉由匯入這個技術,能減少因物理現象所導致的漏電現象。

    最後,則是為什麼會有人說各大廠進入 10 納米制程將面臨相當嚴峻的挑戰,主因是 1 顆原子的大小大約為 0.1 奈米,在 10 奈米的情況下,一條線只有不到 100 顆原子,在製作上相當困難,而且只要有一個原子的缺陷,像是在製作過程中有原子掉出或是有雜質,就會產生不知名的現象,影響產品的良率。

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