一說到芯片,我們就會說到納米(nm),比如華為海思的990 5G SoC芯片就是用7nm工藝制程生產(chǎn)的芯片。納米(nm)是長度尺寸的單位,先不說先進不先進的事,尺寸越小,它的生產(chǎn)難度就會越大,這個大家沒有異議吧?
芯片由大規(guī)模數(shù)量的晶體管組成
芯片也可以稱為集成電路,我們把晶體管、電阻、電容等集成到晶片上就成為集成電路了。大規(guī)模數(shù)量的晶體管集成在一起設(shè)計的電路,可以大大的提升性能,并且降低成本,尺寸更是可以大大的縮小。
為什么我們平常見到的芯片(集成電路)好像很簡單,只是引腳比較多?是因為芯片經(jīng)過了封裝,只把功能引腳引出來,這樣才可保護芯片,避免受到損傷。
芯片越小的確越先進
芯片越小,難度就越高,那為什么我們要把芯片做得那么小呢?比如手機,大家是不是喜歡又輕又薄的?如果光手機的芯片就有手掌那么大,手機還沒做得輕薄嗎?所以芯片尺寸超小,電子產(chǎn)品設(shè)計的靈活性越高。
芯片越小,成本越低,晶圓是生產(chǎn)芯片的關(guān)鍵材料,晶圓的價格是相當昂貴的,尺寸越小,同一塊晶圓上就可以切割出更多數(shù)量的芯片了。
要提升芯片的性能,就需要更多CPU核心,也就需要集成更多晶體管,相同尺寸的芯片,要集成更多數(shù)量的晶體管,意味著單個晶體管的尺寸更小。晶體管之間的距離就更小的,它 們之間的電容就會減少,晶體管的開關(guān)頻率就可以得到提升。
根據(jù)功率計算公式P=U x I =U x U / R,芯片的工作電壓越高,它的功耗就越大,晶體管的尺寸變小后,導(dǎo)通電壓也需要相應(yīng)的減少,這樣芯片的功耗就可以得到降低了。
晶體管數(shù)量越多,工作頻率越高,功耗越低,也就代表芯片越先進了!
說是容易,但大家想想,納米是什么概念?1納米(nm)跟4個原子的大小差不多,1nm比細菌的長度還小得多,可想而知,要在晶片上做出7nm或者5nm寬度柵極的晶體管有多難了。
越先進的芯片,除了需要越先進的工生工藝和技術(shù)水平,還需要有先進的設(shè)備支持。ASML公司生產(chǎn)的極紫外光(EUV)光刻機就是必不可少的設(shè)備了,而紫外光(EUV)光刻機本身就是全球尖端科技的結(jié)晶。
臺積電目前已經(jīng)突破5nm的工藝,將會在2020年實現(xiàn)量產(chǎn),而中芯國際目前也只能量產(chǎn)14nm的芯片。所以最近大家擔(dān)臺積電斷供會對華為造成影響就是這個原因了!
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