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  • 關於晶體管,摩爾定律說了什么? 它與芯片性能有關嗎?

    “晶體管是我一生的伴侶。當下,這位頭發花白的善良書生摸著晶體管模型開玩笑地說,眼裏閃著熱情。scan the code for elaborated solutions為了了解晶體管的技術發展和未來前景,我們一行來到台大電機工程系2號報告廳,采訪了電子工程研究所的劉芷微教授。

    半導體產業是台灣省最重要的產業之一。在美中貿易戰的形勢下,作為半導體制造業龍頭的TSMC越來越受到世界的關注,也被稱為台灣省的護國之山。defect detection system對於各種電子產品,從手機、電腦、汽車,甚至軍事裝備,其中使用的芯片都少不了TSMC的貢獻。

    但有沒有辦法保持半導體產業的優勢呢?最近有很多關於晶體管發展的物理極限的討論,許多人想知道快速的發展速度是否能夠持續。

    為了解決以上疑惑,我們首先要了解什么是晶體管。

    電晶體的發明

    一個晶體管,也被稱為三極管,是一個有三個連接的電子元件。semiconductor production systems當我們改變輸入電流(或電壓)信號時,我們從其輸出獲得相應的輸出電壓(或電流)信號變化,使輸出和輸入的不同值的電阻,仿佛它經曆了一個電阻轉換,它被稱為轉移電阻,這是合並和縮寫成其英文名稱晶體管。

    晶體管是貝爾實驗室在1947年發明的。它的主要作用是放大電流信號,或者作為控制電路的開關。在晶體管之前,電流放大器是用真空管做的,工作電極封裝在真空玻璃容器中,體積大,耗能高,結構脆弱。晶體管完全由固體材料制成,屬於固態元件,不易碎,體積小得多,既避免了真空管的缺點,又能帶來巨大的經濟效益。

    那時,TSMC的全稱是“台灣集成電路制造”。集成電路是什么意思?

    積體電路的誕生

    在晶體管的早期,不同的電子元件必須人工連接才能形成電路。整個過程不僅非常複雜,而且難以大幅度增加組件的數量。因此,在20世紀50年代末,一項革命性的技術誕生了——集成電路。

    集成電路的電子元件都在同一個半導體芯片上。簡單地說,這些元件不是手工連接的,而是首先半導體局部氧化,產生絕緣層,然後是覆蓋在半導體表面的金屬或其他材料; 由於絕緣層可以分隔芯片上的不同區域,剩餘的金屬或其他材料表面可以形成電路。

    所以我們經常在新聞中聽到集成電路制造工藝的技術節點已經達到了幾個納米,說明了什么?

    集成電路工藝名稱的含義

    “3納米,2納米,2納米,1納米,1納米,什么都沒有?人們可能會認為,半導體產業即將結束。”劉志笑著告訴我們,這個過程的名字經常被誤解。

    有不同類型的晶體管,但廣泛使用的場效應管管(FET)使用所謂的場效應,一種由輸入電壓產生的電場,來改變半導體的導電性,以控制電流輸出。一個場效應管由一個柵極、一個漏極和一個源極組成,當一個電壓施加到柵極上時,電子就從源極傳遞到漏極。可以說,門的控制決定了電流是否通過,它對應著數字信號0和1。

    為了評價半導體芯片的制造工藝,通常以晶體管的柵線寬作為指標,因為柵線寬越小,晶體管越小,同樣大小的芯片可以封裝更多的晶體管,也就意味著更多的功能和更好的性能。

    「7納米和5納米有什么區別?5納米的晶體管密度是7納米的兩倍。概念上,新一代的工藝名稱將是上一代的尺寸乘以0.7,也就是說晶體管所占的面積將是原來的一半;所以在同樣大小的芯片上,晶體管的密度會翻倍。

    然而,由於時代的演變,僅僅用柵極寬度是不可能真正評價芯片的性能的,而且公司的工藝名稱也不是柵極寬度,因此,今天新聞中經常出現的工藝尺寸,比如3納米或5納米,更可能是代表技術進步的節點密度和晶體管密度的指標,而不是實際的柵極寬度。

    晶體管 半導體產業

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