。最近一段時間關於我國高端集成晶片的製造技術成為輿論討論的熱點,在討論中大家都對中國到底能做多少納米的集成晶片非常感興趣,今天我借著有點時間與朋友們聊聊關於晶片體積與尺寸的一些事情。晶片的集成大小尺寸我們知道晶片是集成電路(IC)的簡稱,它是運用半導體製作工藝的方法將電路中的有源器件,比如晶體三極體、場效應管以及二極體這些器件,然後再配合一些無源元件,類似電阻和電容等。最後把它們連接在一起後放在半導體晶片上封裝起來就形成了一個具有一定功能的整體電路了,這個整體電路就是一個完整的晶片,在這個晶片裡所裝的元器件是有尺寸的,比如最常見的是三極體,在集成電路中為了表達這個三極體的大小時,我們就用「納米」這個長度單位來衡量,因此晶片裡的納米就是指電晶體之間的距離,如果我們用專業術語說的話它也叫「柵長」的長度單位。
一般的朋友可能對「米」,「分米」,「釐米」和「毫米」都有一定的空間概念,當講到「微米」,「亞微米」和「納米」時,有的朋友可能就不太清楚了。我記得我在學習電子技術課,當講到集成電路章節的時候,老師曾經用一個形象的對比給我們講了納米究竟有多小,我很清楚地記得電子老師說:"我們所用的電子技術的教科書一張紙的厚度大約是0.1毫米,1納米大約是十萬分之一毫米,也就是把我們所用的教材裡的一張紙再分成十萬張就是1納米的厚度了。"老師說完我們都會在自己的腦海裡盤算,也就是說一毫米應該等於100萬納米了。通過後面的了解我們知道了一毫米等於1000微米,一微米等於1000納米,那麼一毫米就應該等於100萬納米了。
由此可見這個「納米」的長度單位還是非常小的,到目前為止我們人類製造最小的集成晶片可以達到3納米的尺寸,而我國普遍能夠製造出28納米的集成晶片,與外國集成晶片的製造技術還有很大的差距的,我們在這方面還有很長的路要走。下面我們再說說下一個問題,晶片是不是越小越先進呢?我認為肯定是晶片越小越先進,因為衡量晶片高低的一個重要的指標就是集成度了,所以我們把集成電路分為了小規模集成電路(SSI)、中規模集成電路(MSI)、大規模集成電路(LSI)、超大規模集成電路(VLSI)、超大規模集成電路(ULSI)和巨大規模集成電路(GLSI)這六種。
因為晶片的集成度越大,它的功能就越強。到目前為止我們在晶片面積是有一定限度的,在晶片面積不變的情況下,為了使晶片具有更多、更強的功能,我們就需要追求在晶片上集成更多的器件數量,這樣就需要晶片裡的器件做得越來越小,於是在晶片的製造技術上就出現了5納米和3納米的最求目標。因此晶片在技術上講,當然是越小越好了,電晶體越小就表示這個晶片的製造工藝就越先進,