近年逐渐有了失灵的迹象。从芯片的制造来看,7nm就是硅材料芯片的物理极限,夸父说的7纳米极限就是说的这个。
现在的cpu内集成了以亿为单位的晶体管,这种晶体管由源极、漏极和位于他们之间的栅极所组成,电流从源极流入漏极,栅极则起到控制电流通断的作用。
所谓的xx 纳米其实指的是,cpu上形成的互补氧化物金属半导体场效应晶体管栅极的宽度,也被称为栅长。
栅长越短,则可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶体管,在芯片晶体管集成度相当的情况下,使用更先进的制造工艺,芯片的面积和功耗就越小,成本也越低。
缩短晶体管栅极的长度可以使cpu集成更多的晶体管或者有效减少晶体管的面积和功耗,并削减cpu的硅片成本。
正是因此,cpu生产厂商不遗余力地减小晶体管栅极宽度,以提高在单位面积上所集成的晶体管数量。
不过这种做法也会使电子移动的距离缩短,容易导致晶体管内部电子自发通过晶体管通道的硅底板进行的从负极流向正极的运动,也就是漏电。
而且随着芯片中晶体管数量增加,原本仅数个原子层厚的二氧化硅绝缘层会变得更薄进而导致泄漏更多电子,随后泄漏的电流又增加了芯片额外的功耗。
为了解决漏电问题,各家公司可谓八仙过海,各显神通,比如在制造工艺中融合了高介电薄膜和金属门集成电路以解决漏电问题;
还有鳍式场效电晶体技术(finfet)——借由增加绝缘层的表面积来增加电容值,降低漏电流以达到防止发生电子跃迁的目的......
上述做法在栅长大于7纳米的时候一定程度上能有效解决漏电问题。不过,在采用现有芯片材料的基础上,晶体管栅长一旦低于7纳米,晶体管中的电子就很容易产生隧穿效应,为芯片的制造带来巨
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