詳析晶圓代工,納米製程是什麼?

2020-12-03 電子發燒友

詳析晶圓代工,納米製程是什麼?

發表於 2017-11-07 15:23:26

　　詳析晶圓代工

　　現在的CPU和GPU 等等的晶片什麼的都是從晶圓片上切出來的，一大片晶圓可以切成很多的晶片越靠近圓中心的理論上質量越好質量較差的就做成型號較低的 （還有良率問題）。所謂晶圓代工，就是專門幫忙生產晶圓片。

　　我們知道中芯國際和臺積電是中國大陸知名的IT企業，他們所從事的工作都是晶圓代工。那現在讓我們來了解一下什麼是晶圓代工。 我們是熟悉加工坊的，它使用各種設備把客戶送過去需要加工的小麥、水稻加工成為需要的麵粉、大米等。這樣就沒有必要每個需要加工糧食的人都來建造加工坊。我們現在的晶圓代工廠就像是一個加工坊。晶圓代工就是向專業的集成電路設計公司或電子廠商提供專門的製造服務。這種經營模式使得集成電路設計公司不需要自己承擔造價昂貴的廠房，就能生產。這就意味著，臺積電等晶圓代工商將龐大的建廠風險分攤到廣大的客戶群以及多樣化的產品上，從而集中開發更先進的製造流程。

　　

　　隨著半導體技術的發展，晶圓代工所需投資也越來越大，現在最普遍採用的8英寸生產線，投資建成一條就需要10億美元。儘管如此，很多晶圓代工廠還是投進去很多資金、採購了很多設備。這足以說明晶圓代工將在不久的未來取得很大發展，佔全球半導體產業的比重也將與日俱增。

　　納米製程是什麼？

　　三星以及臺積電在先進半導體製程打得相當火熱，彼此都想要在晶圓代工中搶得先機以爭取訂單，幾乎成了 14 納米與 16 納米之爭，然而 14 納米與 16 納米這兩個數字的究竟意義為何，指的又是哪個部位？而在縮小製程後又將來帶來什麼好處與難題？以下我們將就納米製程做簡單的說明。

　　

　　納米到底有多細微？

　　在開始之前，要先了解納米究竟是什麼意思。在數學上，納米是 0.000000001 公尺，但這是個相當差的例子，畢竟我們只看得到小數點後有很多個零，卻沒有實際的感覺。如果以指甲厚度做比較的話，或許會比較明顯。

　　用尺規實際測量的話可以得知指甲的厚度約為 0.0001 公尺（0.1 毫米），也就是說試著把一片指甲的側面切成 10 萬條線，每條線就約等同於 1 納米，由此可略為想像得到 1 納米是何等的微小了。

　　知道納米有多小之後，還要理解縮小製程的用意，縮小電晶體的最主要目的，就是可以在更小的晶片中塞入更多的電晶體，讓晶片不會因技術提升而變得更大；其次，可以增加處理器的運算效率；再者，減少體積也可以降低耗電量；最後，晶片體積縮小後，更容易塞入行動裝置中，滿足未來輕薄化的需求。

　　再回來探究納米製程是什麼，以 14 納米為例，其製程是指在晶片中，線最小可以做到 14 納米的尺寸，下圖為傳統電晶體的長相，以此作為例子。縮小電晶體的最主要目的就是為了要減少耗電量，然而要縮小哪個部分才能達到這個目的？左下圖中的 L 就是我們期望縮小的部分。藉由縮小閘極長度，電流可以用更短的路徑從 Drain 端到 Source 端。

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