芯片的几纳米工艺是指什么
芯片中的纳米指的是生产芯片的工艺制程。
纳米是长度的单位,可以用来量度物体的大小,1毫米(mm)大家知道吧?1000微米(um)等于1毫米(mm),而1000纳米(nm)等于1微米(um),这样大家就对纳米的大小有一个概念了吧。
纳米是芯片哪个位置的尺寸?
芯片又叫集成电路,在1957由有一位名字叫基尔比的美国工程师发明的,在集成电路发明之前,电子产品都是用电子管或者晶体管来设计的,基尔比把晶体管、电阻和电容等集成在一块很小的平板上,然后用很细的线把它们焊接起来实现一个特别的功能,这就是最原始的芯片(集成电路)了。
所以(芯片)集成电路其实就是集成了大量晶体管的电路,现在的(芯片)集成电路已经非常先进,我们可以直接在硅片(晶片)上做出超大规模数量的晶体管,实现超级强大的运算能力。
其实7纳米或者20纳米指的是单个晶休管的栅极的长度。晶体管工作时,电流从漏极(Drain)流向源极(Source),但要受栅极(Gate)这道闸门控制,所谓的7纳米(nm)就是这道闸门宽度了。
大家都知道在计算机的数字世界里只有“0”和“1”,所有指令、数据都是由“0”和“1”组合组成,晶体管的打开和关闭正好对应着“0”和“1”两种状态。
芯片为什么要做得那么小?
大家都说7nm芯片比14nm芯片先进,5nm芯片比7nm芯片先进,这是什么情况,做得那么小不难吗?
尺寸越小,当然越难了。但不做小不行啊。要提高芯片的性能,我们需要给芯片的CPU加入更多的核心,而越先进的核心集成的晶体管数量也会越多。
据说华为麒麟990 5G SoC芯片集成了超过100亿个晶体管。这么多的晶体管,不做小点能放得下吗?虽然芯片中的晶体管工作需要的电流极小,但那么多数量的晶体管加起来就有点多了哦。晶体管的尺寸缩小后,它的导通电压就可以减少,需要的电流也会减少,这样就可以降低芯片的功耗了。
目前计算机上用的CPU一般都用14nm生产,尺寸也会相对较大一些。但手机用的SoC就不一样了,因为手机尺寸本来就相对较少,电池容量也相对有限,所以对功耗有着苛刻的要求,如果又想提升性能又想降低功耗,只能把芯片尽量往小去做了。
做小还有一个好处是降低成本,尺寸越小,同一块晶圆就可以生产出越多的芯片了。
目前华为、苹果、高通的等最先进的手机SoC都用上了7纳米的工艺,在2020年下半年估计就会出现5nm的芯片了。
但把芯片做小,难度也会相应提高,所以性能相对差一点的芯片我们就可以用14nm、20nm或者28nm工艺去生产了。