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【每日一知】帶你走近5nm晶片 (2021.02.05 )

• 【每日一知】帶你走近5nm晶片 (2021.02.05 )
• • ==一、簡介==
  • ==二、優勢==
  • ==三、現狀==
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一、簡介

• 5nm、7nm指的是什麼？

  平時所說5nm或7nm說的是電晶體的寬度（也叫線寬），奈米級的電路的工藝難度是很難

  的。

• 難在哪裡？

  製造電晶體涉及到光刻、刻蝕等複雜的加工工藝。
  臺積電就是從阿斯麥爾（ASML）採購了可以加工5nmEUV光刻工藝的光刻機，
  而中芯國際因為美國的封鎖，從阿斯麥爾（ASML）進口光刻機受阻，所以接下來的5nm工藝推進暫時會遇到很多的困難。

二、優勢

• 最近幾年晶片工藝從14nm到10nm再到最近的7nm和5nm，每一次製程的升級，都伴隨著cpu的巨大升級。
• 據計算，電晶體寬度每前進1nm效能將提升30%-60%，從而在體積不變的前提下，整合越高的晶片能夠塞入更多的功能電路，提升效能，降低能耗。

三、現狀

• 為什麼晶片5nm是極限？
  目前的晶片工作的模式還是經典邏輯電路。
  當製程小於5nm

  , 量子效應占主導地位。譬如量子遂穿，測不準，糾纏，經典邏輯就工作不了了。

• 5nm 晶片「翻車」？

從2020年下半年開始，各家手機晶片廠商就開始了激烈的5nm晶片角逐，
蘋果、華為、高通、三星相繼推出旗艦級5nm移動處理器，
並宣稱無論是在效能上還是在功耗上都有著優秀的表現。

不過從這幾款5nm晶片的實際表現來看，一些使用者並不買賬，
認為5nm手機晶片表現並沒有達到預期，5nm晶片似乎遭遇了一場集體“翻車”。

原因

• 發熱源自於電晶體漏電，產生的功耗。
  目前的電晶體設計使用的是鰭式場效應電晶體（ FinFET），這個工藝從28nm開始使用至今，5nm已經到達它的物理極限，引發量子隧穿效應
  ，於是開始漏電嚴重

解決

• 環繞柵極電晶體是解決此問題的方向，但由於其成本與技術迭代的原因還沒有大規模應用。

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