半导体工艺的演进——7nm、5nm、3nm究竟意味着什么？

随着智能手机与电脑性能的日益提升，我们经常会听到 7nm、5nm、3nm 这样的芯片术语。但这些数字究竟代表什么？为什么“越小越好”这么重要？本篇文章将深入浅出地解释半导体制程微缩的真正含义、工作原理，以及当前的技术趋势。     1. 什么是“nm”？ nm（纳米） 是十亿分之一米。在半导体领域中，“7nm工艺”原本指的是 晶体管栅极的长度 ，但如今更多是一种营销术语，并不再直接对应实际物理尺寸。 如今所说的5nm、3nm，主要表示 逻辑密度、性能和功耗的相对提升 。 2. 工艺微缩为何重要？ 更高的晶体管密度： 单位面积可容纳更多电路 更低的功耗： 电流路径更短，能量损失更小 更快的速度： 开关切换速度更快，发热更少 制程越小，芯片的性能与能效越高，这正是 摩尔定律 得以延续的核心理由。     3. 主流晶圆厂的工艺节点对比 不同晶圆代工厂对制程节点的定义各不相同。例如，三星的5nm与台积电的5nm在晶体管密度与能效方面并不相同，而英特尔则使用“Intel 7”“Intel 4”等独立命名方式。 厂商 制程名称 特点 台积电 N7、N5、N3 用于iPhone、AMD等芯片 三星电子 5LPE、3GAP 首家采用GAA工艺 英特尔 Intel 7、Intel 4 由旧10nm重新命名 各大厂商根据 晶体管密度、能耗效率与良率 来定义其制程节点。 4. FinFET与GAA——晶体管结构的革新 FinFET 为三维结构晶体管，栅极包裹晶体管通道的三面，从而增强电气控制，自22nm节点起广泛使用。 GAA（全环绕栅极） 进一步提升了控制能力，栅极从四面环绕通道，能更有效地抑制漏电与提升驱动能力。三星是全球首个在3nm工艺中引入GAA结构的企业。     5. EUV极紫外光刻在先进工艺中的作用 进入10nm以下的时代后，传统DUV（深紫外）光刻已难以胜任，取而代之的是 EUV（极紫外） 技术，使用 13.5nm波长光源 进行精密图案刻蚀。EUV使得更...