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制程那点事 最简单的方法说清楚

版块:电脑科技   类型:普通   作者:小羊羔links   查看:214   回复:0   获赞:0   时间:2022-08-25 23:46:05

最近关于芯片制造工艺的事儿又成了IT数码圈里新闻最集中的热点,什么Intel公布2nm计划啦,加工厂的4nm工艺可能是5nm啦,NV的4nm CPU不如Zen2(7nm 啦……等等。更早的还有所谓14nm堆叠相当于7nm一类的,看得人晕都转向,还疑窦丛生。到底制程是啥东西,上面这些新闻是真是假?咱们今天就尝试用最简单的方式解释一下吧。

首先当然是一切的源头,所谓的多少nm到底说明了啥?我们其实可以不去考虑什么栅极一类的说法,因为它的样子最近有了很多变化。这一数据的真正含义就是芯片内各种刻线, 者说显微结构下的“沟渠”宽度。而光刻机的任务就是用光线融掉相应位置的光刻胶,然后用药水腐蚀没有光刻胶保护的位置,就出现了刻线,所以刻线宽度与光刻机的精度关系最大。

那么,为啥这么简单的宽度问题还有很多争议呢?咱们就一项一项说吧。首先是工艺的标称问题,化学方法蚀刻的沟槽肯定不会像凿子一样直上直下,而不同厂商使用的宽度采集标准不同,是量开口还是底部 中央?宽度常常是不同的。反映到实际效果上,Intel后期的14nm工艺和其他厂商的7nm工艺比较,看起来相差也就是1.5倍而没有2倍那么多。

而且芯片设计可不是用了优秀工艺制程这种“细画笔”就行,毕竟以同样的细线条,画得精细自不必说,直接画个简单粗糙的图形也不是不可以。加上芯片架构的设计效率等问题,同样制程下的同类芯片集成度、实际性能会有很大差别就一点都不奇怪了。

还有一个说法要解释一下,也就是14nm堆叠相当于7nm这事儿。它有很多不同的解读,其中就有一种涉及了工艺,也就是用生产14nm芯片的光刻机等设备,通过优化,配合更好的光路设计、光刻胶等材料,来生产7nm芯片。比如从65nm到28nm芯片,就可以使用同一种光刻机, 者说至少是同一种光刻核心——光源。

但是光源的制造线宽是有极限的,如果一种光刻机的光源配置初始设计就是最多下探到14nm,要拿来勉强生产7nm芯片的话,就可能造成芯片隐患增多,良品率不高的问题。比如用更适合7nm等精细工艺的光刻机,与勉强可生产7nm芯片的旧式光刻机对比,芯片的制造效果差别就非常大。

但现在的问题是,芯片的电路正在走向立体化、高效率的FinFET等设计,需要更多的层数和准确布线,这就必须使用更精细准确的工艺才能实现。这就是为什么现在我们的工程人员即使已经搞定了全线28nm甚至14nm工艺设备材料,仍需要研制EUV乃至更强的光刻机等设备,探索不能停止的原因。

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