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半导体技术中的‘节点’是啥?

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在半导体技术中,术语‘节点’是指晶体管最小特征的尺寸。

晶体管是半导体器件,是每个计算机芯片的核心。每个晶体管都有一个源极、一个栅极和一个漏极,这使得晶体管能够充当一个微型开关。当栅极打开时,电流可以从源极流向漏极。当栅极关闭时,没有电流从源极流向漏极。当以特定配置组合时,晶体管可以执行“与”、“或”、“非”等逻辑运算,形成经典计算中使用的二进制代码的基础。

随着技术的进步,半导体制造商的目标是过渡到更小的节点,能够生产具有更小、更节能组件的计算机芯片,同时他们不断追求摩尔定律概述的原则。据英特尔联合创始人戈登·摩尔的观察研究发现,特定空间中的晶体管数量每两年就会增加一倍。

限制晶体管密度的因素之一是晶体管栅极的尺寸,即源极和漏极之间的间隔。更小的栅极允许在芯片上封装更多的晶体管,从而提高晶体管密度,从而提高计算能力。

在 20 世纪 70 年代,可以制造大约 10微米的栅极尺寸。2003年至2005年,半导体制造商采用90纳米工艺制造的晶体管。2023 年,苹果宣布将推出采用 3 纳米工艺技术制造的计算机芯片,预计将在不久的将来开始开发 2 纳米和 1 纳米节点。

当减小栅极尺寸变得越来越复杂,开始对晶体管的性能产生负面影响时,术语‘节点’开始失去意义。

2010 年代初,半导体行业专注在具有不同架构的晶体管上。不再执着减少平面晶体管的栅极长度(例如 MOSFET 晶体管的栅极长度),而是引入了更精细的三维配置(例如 Fin-FET 晶体管)。这些更精细的设计允许增加晶体管密度,而无需缩小每个单独晶体管的尺寸。术语‘节点’(或‘技术节点’)现在用于指代新一代半导体制造,它增加了晶体管密度。

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