你追我赶的英特尔和台积电

智能家居 2019-10-14 10:30176未知admin

3D芯片封装,半导体,集成电路,摩尔定律,英特尔

图片来自“pexels”

集成电路刚被发明出来的时候,当时的特征尺寸大概是10μm(10000nm),之后逐步缩小到了5μm、3μm、1μm、0.8μm、0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.13μm、90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、10nm,发展至今,台积电已经开始量产7nm+(采用EUV的7nm)的芯片了,明年还将量产5nm的。在这个过程当中,制程共经历了20几代变革,未来几年,3nm、2nm芯片也将实现量产。从5μm到5nm,实现了1000倍的变化,大概经历了40多年的时间。

人的头发横截面直径大概是80μm,以采用28nm制程工艺的SRAM为例,可以在头发的横截面上放20735个这个样的SRAM单元,随着微缩技术的发展,在直径为80μm的横截面上,可以容纳越来越多的SRAM单元了。这主要是由光刻工艺及其技术演进实现的。

然而,随着特征尺寸的不断微缩,逐渐达到了半导体制造设备和制程工艺的极限,眼下,集成电路的晶体管数量,以及功耗和性能已经很难像过去40年那样,几乎一直在顺畅地呈现出线性的发展态势(也就是按照摩尔定律演进),而且,不但工艺难度越来越大,成本也高得吓人,能够提供10nm及更先进制程工艺芯片制造的厂商只剩下台积电、三星和英特尔这三家。

在这三家中,真正引领摩尔定律向前演进的还是英特尔和台积电这两强,这两家公司一直是摩尔定律的支持者,台积电更是认为,半导体制程工艺可以按照摩尔定律,演进到0.1nm。而在这两强当中,台积电后来居上,在最近5年左右的时间里,在半导体制程工艺上一直压英特尔一头,不过,台积电成立于1987年,而英特尔成立于1968年,且摩尔定律就是由英特尔创始人之一的戈登·摩尔(Gordon Moore)于1965年提出来的。

因此,真正伴随芯片制造和摩尔定律从诞生,到发展壮大,再到如今的缓慢前行,就是英特尔了,通过该公司的芯片发展历程,以及制程节点的演进和晶体管数量的提升,可以对半导体工艺和摩尔定律的发展有一个直观和系统的认识。

从第一款商用处理器到10nm芯片

1965年4月,《电子学》杂志(Electronics Magazine)第114页发表了戈登·摩尔(时任仙童半导体公司工程师)撰写的文章〈让集成电路填满更多的组件〉,文中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍,这也就是摩尔定律的雏形。

1975年,摩尔在IEEE国际电子组件大会上提交了一篇论文,根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正,把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”,而普遍流行的说法是“每18个月增加一倍”。但1997年9月,摩尔在接受一次采访时声明,他从来没有说过“每18个月增加一倍”。

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