揭秘 XX nm面纱-带你走半导体世界

denny_9 · 发表于 2017-3-24 15:28

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你去华强北买电脑时是否有人跟你说这是用22nm，28nm 做的CPU，老牛逼了。
你看资讯时，是否有被动接收到 A、B、C 公司已经量产 xx、yy nm的芯片了，老牛逼了。
nm , 中文纳米，晶圆制造行业的基础单位。

先看看行业的相关概念
什么OEM, ODM IDM, FABLESS,FOUDNRY 等，刚入会的人总觉得ODM 好牛比，其实每个行业都牛逼，关键是你把它做好来。

IDM(集成器件制造商)指Intel、IBM、三星这种拥有自己的晶圆厂，集芯片设计、制造、封装、测试、投向消费者市场五个环节的厂商，一般还拥有下游整机生产。
就是全部都自己做，啥都操碎了心，就像老妈。
Fabless(无厂半导体公司)指有能力设计芯片架构，但本身无厂，需要找代工厂代为生产的厂商，知名的有ARM、NVIDIA、高通、苹果和华为。
就是做自己的idea，让别人也做自己的idea，在很多少男心中，这是多么高达上的行业。
Foundry(代工厂)指台积电和GlobalFoundries ，拥有工艺技术代工生产别家设计的芯片的厂商。我们常见到三星，台积电、中芯国际。
就是干活的，把好的想法做出来的人，其实这才是最高达上的行业，高端制造业，没有这个行业，什么也做不了。肌肉型的男人才是最受女人欢喜的。

制程
在描述手机芯片性能的时候，消费者常听到的就是22nm、14nm、10nm这些数值，这是什么呢?
深圳你去华强北买电脑，人家会告诉你，这个电脑好牛逼哦，采用22nm的技术做的CPU，好高级的。擦，我一农村来的，22nm?这么猛，卖了。
乘此机会向各位蒙娃科普下。。。
这是芯片市场上，一款芯片制程工艺的具体数值是手机性能关键的指标。制程工艺的每一次提升，带来的都是性能的增强和功耗的降低，而每一款旗舰手机的发布，
常常与芯片性能的突破离不开关系。
骁龙835用上了更先进的10nm制程，在集成了超过30亿个晶体管的情况下，体积比骁龙820还要小了35%，整体功耗降低了40%，性能却大涨27%。
深入来说，这几十纳米怎么计算出来的?我们从芯片的组成单位晶体管说起。
得益于摩尔定律的预测，走到今天，比拇指还小的芯片里集成了上亿个晶体管。苹果A10 Fusion芯片上，用的是台积电16nm的制造工艺，集成了大约33亿个晶体管。
而一个晶体管结构大致如下：

图中的晶体管结构中，电流从Source(源极)流入Drain(漏级)，Gate(栅极)相当于闸门，主要负责控制两端源极和漏级的通断。
电流会损耗，而栅极的宽度则决定了电流通过时的损耗，表现出来就是手机常见的发热和功耗，宽度越窄，功耗越低。而栅极的最小宽度(栅长)，就是XX nm工艺中的数值。
到这里才真正值得了啥是nm 了。
对于芯片制造商而言，主要就要不断升级技术，力求栅极宽度越窄越好。不过当宽度逼近20nm时，栅极对电流控制能力急剧下降，会出现“电流泄露”问题。
为了在CPU上集成更多的晶体管，二氧化硅绝缘层会变得更薄，容易导致电流泄漏。
一方面，电流泄露将直接增加芯片的功耗，为晶体管带来额外的发热量;另一方面，电流泄露导致电路错误，信号模糊。为了解决信号模糊问题，芯片又不得不提高核心电压，
功耗增加，陷入死循环。

谁能制造，谁领风骚。