现在的芯片为何越小越强大?

2014-11-28 09:27 来源:电子信息网 作者:铃铛

现如今的芯片市场,厂家们似乎都在不遗余力的宣传自家的产品有多么小,而与之相比的,是拥有更为强大的功能。外行人看热闹,内行人看门道,为什么在功耗更低体积更小的基础上,目前的产品能够做到性能的进一步飞跃呢?本篇文章就将从工艺制程说起,为大家进行详细的解释。

首先,什么是纳米?

从本质上来说,一颗微处理器就是由采用不同材料制成的许多“层”堆叠起来的电路,里面包含了晶体管、电阻器、以及电容器等微小元件。不过它们与被扔进垃圾堆的大块头所采用的常规元器件很是不同,因为它们的尺寸已经小得肉眼难以看清,而规模更是可以令人震惊。

在这些由元器件组成的“大军方阵”中,组件间的距离通常用毫微米进行衡量。如果觉得“十亿分之一米”的概念不好记,那可以用“纳米”(nanometers)来描述它。

最后,就是体积上的优势,间距越小,可以排布在芯片上的元器件就可以更多。

其次,为什么制程更小更节能?

答案是:缩减元器件之间的距离之后,晶体管之间的电容也会更低,从而提升它们的开关频率。

由于晶体管在切换电子信号时的动态功率消耗与电容成正比,因此它们才可以在速度更快的同时,达到更加省电。另外,这些更小的晶体管只需要更低的导通电压,而动态功耗又与电压的平方成反比(能效又提升)。

最后,推动半导体制造商向更小的工艺尺寸进发的最大动力,就是成本的降低。组件越小,同一片晶圆可切割出来的芯片就可以更多。即使更小的工艺需要更昂贵的设备,其投资成本也可以被更多的晶片所抵消。

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