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1nm 1nm會是芯片的終點嗎？

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文/小伊評科技

1nm 1nm會是芯片的終點嗎？

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當然不是1nm 。先來給大家科普一下“1nm是芯片終點”這個言論是怎么來的 。
1nm 1nm會是芯片的終點嗎？

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大家應該都知道，一枚芯片內部其實就是由數十億甚至數百億顆“晶體管”構成的，而晶體管通俗來講就是一個又一個的電路開關（處理器之所以能夠處理信息其實就是由這些開關開實現的，機器碼中采用二進制的010101對應的就是這些開關的打開和關閉） 。咱們所聽到的諸如5nm，7nm工藝，本質就是指這些晶體管中柵極的寬度（5nm工藝的晶體管柵級寬度就是5nm，7nm工藝就是7nm以此類推）
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那么柵極的寬度越小，單位面積內所能容納下的晶體管數量也就越多，而晶體管數量是衡量處理器性能的一個核心指標，理論上來講晶體管越多，處理器的綜合性能也就越強，這一點應該很好理解，畢竟人多力量大嗎，芯片也是一個道理 。
舉個例子，采用5nm工藝的麒麟9000的晶體管數量就達到了153億顆，而麒麟990只有103億顆，所以麒麟9000的性能就要比麒麟990強很多，這就是晶體管數量提升所帶來的結果 。
另外，柵級的寬度越小，柵級之間的電容也就越低，電容降低也就意味著芯片的功耗會降低 。那么也就意味著芯片設計公司可以在功耗不變的情況下提高處理器的時鐘頻率（也就是主頻）而主頻的提升可以大幅度提高處理器的單核性能 。
所以處理器工藝的提升本質上就是一個提高晶體管排列密度以及降低功耗的過程 。
在聊清楚了芯片工藝提升的本質，我們就來說一說“1nm工藝是芯片終點”這個說法的由來 。
根據前文所說的知識我們可以知道，1nm的工藝，意味著晶體管中柵級的寬度只有1nm，而目前所有半導體芯片基本都是采用硅作為基礎材料，而硅最基礎的組成部分也就是硅原子的直徑為0.24納米 。也就是說，在1nm的工藝下，晶體管中柵極的寬度只有四個半硅原子那么大，非常非常薄 。在這種情況下，硅元素組成的柵極的電阻會無限趨近于0，那么既然都沒有電阻了，還怎么起到阻攔電子的作用呢？所以就很容易出現電涌以及電子擊穿的問題（其實7nm工藝就已經很明顯了）從而影響芯片的實際應用 。
所以，對于硅基單柵極芯片來說，別說1nm工藝了，2nm都是一個坎，3nm很有可能就是硅基芯片的終點了 。這就是1nm工藝是芯片終點這個言論的由來 。
但是大家要注意，這是結論針對的是硅基芯片 。但是能夠做芯片的半導體材料并不只有硅這一種，硅不行了，我們還可以換新的半導體材料 。譬如最新的就有二硫化鉬晶體管就是一個很好的選擇，因為二硫化鉬晶體管對于電子的控制能力要強于硅，就算是在1nm的工藝下也能夠起到阻斷電子的目的，很適合拿來做硅的替代品 。其他的其實還有很多，譬如碳基芯片，目前同樣也很火熱，同樣也是硅的一種良好的替代品 。
其次我們還可以在柵極數量這個方面做文章，如下圖所示，我們還可以往其他方向面疊加柵極，因為處理器性能本質上就是看柵極的多少，這個技術在業界被稱作Gate-All-Around FETs立體柵極技術，三星和臺積電已經都在用了 。
最后還有一個最簡單的辦法那就是增加芯片的面積以及采用層疊的方式，這樣也能夠大大的增加晶體管的數量，從而提升芯片的性能，麒麟9000的板載面積就比麒麟990大不少，實在不行還可以外掛，大不了以后CPU，GPU以及基帶全都獨立出來，這樣就能減少功耗，蘋果A系列處理器不就是這么干的么？
總之，1nm并不是芯片的終點，大家大可以放心了 。
【1nm 1nm會是芯片的終點嗎？】End 希望可以幫到你

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