半导体工艺节点命名与特征尺寸的本质
半导体工艺节点命名与特征尺寸的本质 – 芯片中的几个尺寸，你都清楚吗？
当提及”7nm”、”5nm”等工艺节点时，其数字常被非正式地称为”特征尺寸”。历史上，该数值近似对应工艺可实现的最小栅极宽度或晶体管沟道长度。
核心概念解析：
1. 栅极宽度 (W)：晶体管栅极线条的物理宽度，代表工艺精细化程度，常被视为特征尺寸。
2. 沟道长度 (L)：晶体管源漏极间的电流通道长度。
3. 早期关系 (平面工艺时代)：特征尺寸 ≈ W ≈ L
注：此关系在1997年前大致成立。
现代工艺的演变：
● 三维结构 (FinFET/GAA)：栅极宽度(W)通常大于沟道长度(L)。例如FinFET中，栅极三维包裹鳍片，W由鳍宽决定。
● 节点命名的本质：现代工艺节点数字已演变为技术代际的标识，不再严格对应任何单一物理尺寸（如最小W、L或半节距）。
相关概念：节距与密度
● 节距 (Pitch)：同层相邻相同特征（如栅极或互连线）中心线间距。
● 半节距 (Half Pitch)：节距的一半。
● 密度关键：更小的节距 = 更高的单位面积元件排布密度。
注：实际版图中，线宽与间距可变，半节距未必等于W。
命名规则的历史与现状：
● 早期：节点数字参考实际栅极长度(L)或半节距。
● 1997年后：命名与实际物理尺寸脱钩。后续节点数字虽沿用”半节距”称谓，但已无实际对应关系。
● 行业应对：提出”等效扩展”(Equivalent Scaling)概念以反映技术进步本质。
核心结论：
● 特征尺寸缩小仍是工艺先进的标志，带来更高集成度、更低功耗与更强性能。
● 尽管某些物理尺寸缩小趋缓，制造商仍通过创新持续优化芯片关键指标。
● 现代节点名称本质是技术代际符号，其数字与物理尺寸的关联仅具历史参考意义。
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