光刻机为什么纳米越小越好（光刻机最好是几纳米）

Cpu纳米越大越好还是越小越好？

CPU纳米等级越低，在相同大小的硅晶片上就可以容纳更多的晶体管，CPU也可以制作得性能更好，同时功耗下降。

CPU纳米指的是制程工艺，也就是光刻机在硅晶片上的制程技术。

随着技术提升由90纳米到65到45，越来越小的核心，比如45纳米就比65纳米先进，制程越先进就越能缩小晶体管的体积，相同面积的晶圆就能集成更多的晶体管，从而提升性能，也能有效降低功耗和发热量。现在最新的CPU已经到了32纳米。

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。

当前纳米技术的研究和应用主要在：℡☎联系：电子和计算机技术、材料和制备、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。

用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。

cpu纳米越小越好吗

纳米数代表了CPU的制造工艺水平，现在最先进的是来自IBM的7nm工艺，还有英特尔的14nm工艺，纳米数越小，操作难度越大，良品率相对变低，但极栅规格也就越小，漏电率越低，功耗越小，还有就是可以在同样的硅基氧化层上堆叠更多的晶体管，性能也就越强。

CPU出现于大规模集成电路时代，处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。从最初专用于数学计算到广泛应用于通用计算，从4位到8位、16位、32位处理器，最后到64位处理器。

扩展资料

工艺要素

晶圆尺寸

硅晶圆尺寸是在半导体生产过程中硅晶圆使用的直径值。硅晶圆尺寸越大越好，因为这样每块晶圆能生产更多的芯片。比如，同样使用0.13℡☎联系：米的制程在200mm的晶圆上可以生产大约179个处理器核心，而使用300mm的晶圆可以制造大约427个处理器核心；

300mm直径的晶圆的面积是200mm直径晶圆的2.25倍，出产的处理器个数却是后者的2.385倍，并且300mm晶圆实际的成本并不会比200mm晶圆来得高多少，因此这种成倍的生产率提高显然是所有芯片生产商所喜欢的。

蚀刻尺寸

蚀刻尺寸是制造设备在一个硅晶圆上所能蚀刻的一个最小尺寸，是CPU核心制造的关键技术参数。在制造工艺相同时，晶体管越多处理器内核尺寸就越大，一块硅晶圆所能生产的芯片的数量就越少，每颗CPU的成本就要随之提高。

反之，如果更先进的制造工艺，意味着所能蚀刻的尺寸越小，一块晶圆所能生产的芯片就越多，成本也就随之降低。比如8086的蚀刻尺寸为3μm，Pentium的蚀刻尺寸是0.90μm，而Pentium 4的蚀刻尺寸当前是0.09μm（90纳米）。

2006年初intel酷睿发布，采用65nm蚀刻尺寸，到2008年酷睿2已经发展到45nm蚀刻尺寸，2010年1月英特尔发布第一代Core i系列处理器采用32nm的蚀刻尺寸，2012年4月，英特尔发布第三代Core i系列处理器采用22nm蚀刻尺寸；

2015年初第五代Core i系列处理器采用14nm蚀刻尺寸，直到2016年第七代Core i系列KabyLake架构的处理器还在延续使用14nm蚀刻尺寸。

金属互连层

在前面的第5节“重复、分层”中，我们知道了不同CPU的内部互连层数是不同的。这和厂商的设计是有关的，但它也可以间接说明CPU制造工艺的水平。这种设计没有什么好说的了，Intel在这方面已经落后了，当他们在0.13℡☎联系：米制程上使用6层技术时，其他厂商已经使用7层技术了；

参考资料来源：

百度百科-cpu制作工艺

百度百科-中央处理器

为什么芯片工艺nm越低，功耗越小，性能越好？

工艺越小，同一面积内集成的晶体管数量就越多，自然是性能越好

越小的晶体管能承受的电压越小，电压小了。功耗自然就低

为什么芯片越小越好？国产芯片研发方向是多少nm级别？

众所周知，这些年在芯片生产，似乎有一种以制程论英雄的感觉，那就是看谁的制程工艺更先进，制造越小越好。比如第一款7nm芯片麒麟980，依靠 制成 工艺和高通骁龙的845打得有来有回。

通常我们所说的CPU的“制作工艺”指 得 du是在生产CPU过程中，只要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以℡☎联系：米(长度单位，1℡☎联系：米等于千分之一毫米)来表示，未来有向纳米(1纳米等于千分之一℡☎联系：米)发展的趋势，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。

制造工艺的℡☎联系：米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展，。密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。℡☎联系：电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。

自2018年以来，芯片，这个原来只有少数人知道的专业名词，现在逐渐成为了人们议论的热词。有的人在强调，芯片是有多么的重要，我们要努力地追赶；有的人在说，工程师应该多使用国产芯片去替换国外芯片；还有的人在讨论，国产芯片性能参差不齐，用着不放心。

国产芯片研发方向是多少nm级别?

像是现在的芯片厂商都在追求更小的制程，比如台积电去年就迈入了7nm时代，而今年会迈入5nm时代，目前的三星是8nm，中芯国际是28nm。

在芯片设计这一块我们已经走在世界前列，华为麒麟5G芯片足以和高通比肩，麒麟1020就是全球顶尖的5nm芯片，现在差的就是芯片制造。而对于芯片制造而言，设备尤其关键。

目前我国内陆最先进的芯片制造业当属中芯国际无疑，号称“纯国产”芯片的14nm芯片麒麟710A就是由中芯国际代工。但是中芯国际之所以能够代工麒麟710A，还是因为使用了美国技术和设备。换句话说，如果不用美国技术和设备，中芯国际也不能代工麒麟710A。

那么14nm芯片与7nm芯片有多么的大差距?14nm芯片与7nm芯片之间有着1-2代的差距，所以它们之间的差距还是非常大的。

如果在芯片面积相同的情况下，7nm芯片所能集成晶体管的数量要比14nm芯片多很多。这样来说，芯片的性能就越好。如果在晶体管数量相同的情况下，7nm芯片的面积要比14nm芯片的面积小很多。

我国大陆中最好芯片代工厂是中芯国际，目前中芯国际最好的技术就是14nm工艺，在今年4月份就已经实现了大规模量产，荣耀发布的荣耀Play 4T使用的麒麟710A处理器就是采用的中芯国际14nm工艺。受台积电方面的影响，不仅仅是手机处理器，华为其他芯片也由台积电转移到了中芯国际。中芯国际的N+1工艺也有望今年年底实现规模量产，对于N+1工艺大家可能比较陌生，中芯国际的N+1工艺与平常我们所说的7nm工艺是差不多的。

台积电目前最先进的生产工艺是5nm，即将发布的麒麟1020处理器与苹果A14处理器都是采用5nm工艺制成。中芯国际与台积电之间的差距，主要原因在光刻机上。

5纳米光刻机什么意思

意思就是可以制造5nm芯片的机器。光刻机又被称为掩膜对准曝光机，在芯片生产中用于光刻工艺，而光刻工艺又是生产流程中最关键的一步，所以光刻机又是芯片生产中不可缺少的设备，总得来说光刻机是用来制造芯片的。5nm是指处理器的制程工艺。(补充：晶体管之间的距离，距离越小晶体管就越多，所以性能就越好。

芯片纳米为什么越小越好

芯片的本质是将大规模集成电路小型化，封装在方寸之间的空间里。英特尔的10纳米单元面积为54*44纳米，每平方毫米有1.008亿个晶体管。Nm(纳米)是厘米、分米和米等长度单位，1纳米等于10减9米。一纳米相当于原子大小的四倍，是人类头发直径的十万分之一，比单个细菌的长度(5℡☎联系：米)小得多。芯片的制造过程就像一座房子。首先以晶圆为基础，然后将电路和晶体管一层一层堆叠起来，完成想要的形状。芯片具有各种封装形式。芯片封装最初的定义是保护芯片免受周围环境的影响，包括物理和化学影响。今天的芯片封装是指用来安装半导体集成电路芯片的外壳，起到放置、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用。它是芯片内部世界与外部电路之间的桥梁(芯片上的触点通过导线与封装外壳的引脚相连，封装外壳通过印制板上的导线与其他器件相连)。根据国际半导体技术蓝图(ITRS)，芯片工艺中的纳米数越小，越先进。我们常说的芯片14nm、12nm、10mm、7nm是用来描述半导体工艺的节点代数。它们通常用晶体管的半节距或门长等特征尺寸来表示，以衡量集成电路技术的水平。在不同的半导体元件上，描述的对象是不同的。例如，在DRAM芯片中，它描述了DRAM单元中两条金属线之间的最小允许间距的一半长度，半间距长度；当用于CPU时，它描述了CPU晶体管中栅极的长度。在电子显℡☎联系：镜下，32纳米和22纳米晶体管然而，门长并不代表一切。栅极之间的距离和互连间距也是决定性能的关键因素。这两个距离决定了单位面积的晶体管数量。在晶体管密度方面，2014年英特尔2000年发布的14nm节点为每平方毫米3750万个晶体管，略低于TSMC的每平方毫米4800万个晶体管和三星的每平方毫米5100万个晶体管。英特尔10nm节点晶体管密度为每平方毫米1.008亿，三星7nm节点密度为每平方毫米1.0123亿，基本相同；TSMC声称，第一代7nm节点的晶体管密度约为16nm节点的3倍，10nm节点的1.6倍，因此估计每平方毫米约有8000万个晶体管，略低于英特尔10nm节点水平；但是2019年，TSMC采用EUV技术的N7+节点也有望量产，晶体管密度将提高20%，从而晶体管密度将达到每平方毫米1个。约1亿水平，将与英特尔，三星2019每年量产流程基本相同。工艺的进步可以提高芯片的性能，包括三个方面:规模增大、频率提高、功耗降低。规模对应的工艺指标主要有晶体管密度、栅极间距、最小金属间距等。相应频率和功耗指标主要包括栅长、鳍高等。随着晶体管密度的增加，可以扩大芯片的晶体管规模，增加并行工作的单元或核心的数量，或者减小芯片面积，提高成品率，降低单位成本。门长度越小，芯片的频率越高或者功耗越低。栅长减小(或沟道长度减小)减小了源漏之间的距离，电子只需流动一小段距离就可以运行，从而提高晶体管的开关频率，提高芯片的工作频率；另一方面，栅极长度和电子流距离的减小可以降低芯片的内阻、所需的开启电压和工作电压。在相同的工作频率下，压降导致更低的功耗(动态功耗P=c*v2*f，功耗与电压和频率的平方成正比)。提高芯片频率和降低功耗这两个目标不能兼得。晶体管的功耗包括静态功耗和动态功耗。静态功耗是电路稳定时的功耗，即常规电压乘以电流；动态功耗是指电容充放电功耗和短路功耗，也就是晶体管在做什么1和0相互转换时，会根据转换频率产生不同的功耗；根据Dendel的定标定律，晶体管面积的缩小，使得晶体管消耗的电压和电流几乎同比例缩小。例如，如果晶体管的尺寸减半，静态功耗将减少到四分之一(电压和电流同时减半)。在行业初期，根据Dennardscaling，设计师可以大幅提高芯片的时钟频率，因为提高频率带来的更多动态功耗会被降低的静态功耗抵消。大概在2005之后，漏电现象打破了Dennard提出的原有定律，使得晶体管在更小的工艺下制造时，静态功耗不减反增。同时也带来了巨大的热能转换，使得芯片的散热成为一个亟待解决的问题。所以芯片无法在提高频率的同时继续降低整体功耗。根据动态功耗P=C*V2*F可以得出，提高频率和降低功耗这两个目标之间的关系是相反的，需要根据芯片设计来寻求两者之间的平衡。当栅极长度(或沟道长度)减小到一定程度时，容易产生量子隧穿效应，从而导致大电流泄漏问题。这就是FinFET，或者说鳍式场效应晶体管技术出现的原因。晶体管从2D平面结构走向3D鳍片结构，增加鳍片高度可以减少漏电的发生，进一步提高性能或者降低功耗。在FinFET结构中，三个面被栅极包围，可以有效控制漏电。随着鳍片高度的增加，栅极可以更有效地控制电流，随着可控性的提高，栅极可以用更低的电压来切换开关，并且可以用更少的能量来导通/关断。同时，电子在三个表面上流动，增加了流动电子的数量，进一步提高了性能。芯片性能的不断提升是先进制造工艺的核心追求。多年来，先进的制造工艺首先应用于旗舰智能手机AP或计算机CPU。手机主芯片通常采用最先进的两代工艺制造。旗舰手机主芯片是工艺最前沿的，引进最先进的工艺后才会采用。新工艺出现后会向下转移，而低端手机主芯片通常是次高工艺制造。目前7nm和10nm的主要应用有高端手机AP/SoC、个人电脑和服务器CPU、矿机ASIC等。等等。14nm的主要应用包括高端手机AP/SoC、显卡GPU、FPGA等。成熟28纳米节点的主要应用包括低端手机、平板、机顶盒、路由器等主要芯片。先进工艺竞争成为影响芯片的决定性因素。工艺改进对芯片性能提升有明显影响。工艺改进的效果包括频率提高和架构优化。一方面，工艺的提升与频率紧密相连，使得芯片主频提升；另一方面，工艺改进导致晶体管规模的提高，支持更复杂的℡☎联系：架构或内核，导致架构的改进。随着工艺节点的进展，可以发现频率随工艺增长的斜率有所减缓。由于Dendel标度律的失效以及随之而来的散热问题，单纯持续提高芯片时钟频率已经不太现实，厂商逐渐转向低频多核架构的研究。

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