集成度,是指圖形中最小線條寬度,集成電路的集成度是指單塊芯片上所容納的元件數(shù)目,集成度越高,所容納的元件數(shù)目越多,為此對(duì)傳統(tǒng)的光刻方法進(jìn)行了很多改進(jìn)以滿足分辨率的要求,增加集成電路的集成度。
集成度是什么意思
集成電路的線寬通常可理解為所加工的電路圖形中最小線條寬度,但在MOS電路中,人們也常用柵極長(zhǎng)度來(lái)定義線寬。集成度與線寬有對(duì)應(yīng)關(guān)系,即集成度越高,線寬越小,所以,線寬也常用來(lái)表示集成電路制造技術(shù)水平的高低。
隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,人們對(duì)光刻分辨率的要求愈來(lái)愈高。1995年為0.35μm,1998年為0.18μm,現(xiàn)在努力的方向是0.18μm,接著就是0.13μm。
集成度的概念
自集成電路誕生的那一天起,它的集成度就一直走著一條越來(lái)越高,從不回頭的道路。方家總結(jié)其規(guī)律,遂有“摩爾定律”。但是,摩爾定律只是描述了集成度越來(lái)越高的現(xiàn)象,而真正驅(qū)動(dòng)這一表象的是對(duì)盈利追求所帶來(lái)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。
簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),集成度增加帶來(lái)的好處有:
1、同樣復(fù)雜度的芯片面積大約可以減少一半(此處不考慮是core-limit還是pad-limit,只是就邏輯而言)。這相當(dāng)于,同樣價(jià)格的芯片,用新工藝可以降低大約一半的制造成本(不考慮NRE);
2、或同樣面積的芯片可以提供雙倍的計(jì)算能力。這相當(dāng)于,同樣成本的芯片,可以賣出兩倍的價(jià)格;
3、更好的制程帶來(lái)更低的功耗,因?yàn)轵?qū)動(dòng)電壓降低了,而動(dòng)態(tài)功耗和電壓的平方成正比。同樣的性能,如果功耗更低,那么待機(jī)時(shí)間越長(zhǎng),就可以賣出更高的價(jià)格;
4、但我覺(jué)得更重要的是時(shí)鐘頻率的增加。工藝越先進(jìn),延時(shí)縮短,芯片能夠做到的最高時(shí)鐘頻率增加。不知道大家是否還記得那個(gè)CPU一代主頻比一代高的時(shí)代。而且低功耗對(duì)手持設(shè)備意義更大,像CPU、GPU這類用在臺(tái)式機(jī)里面的芯片,當(dāng)時(shí)對(duì)性能的追求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)低功耗的追求。那時(shí)候只聽(tīng)說(shuō)有人研究如何冷卻CPU、GPU,根本沒(méi)人要求低功耗。大家應(yīng)該還記得,最新的CPU總是賣得很貴,Intel的gross margin都在60%以上。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)很充分的行業(yè)。為了生存,為了追求更多的利潤(rùn),這就逼著參與者必須不斷地升級(jí),跟上潮流,不被淘汰。這也就帶來(lái)了摩爾定律所描述的現(xiàn)象,同時(shí)也讓消費(fèi)者得到了實(shí)惠。所以,我們可以說(shuō)集成度越高越好,晶體管尺寸越小越好。
需要注意的是,技術(shù)的升級(jí)是需要投入大量研發(fā)資本的。在之前的世代,人們寄希望于盈利可以超過(guò)投入。然后,隨著尺寸的越來(lái)越小,投入成本越來(lái)越大,也許有一天就會(huì)入不敷出。那一天應(yīng)該就是摩爾定律終結(jié)的日子。只要科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展,仍能為我們找到盈利之路,那么摩爾定律還是有可能繼續(xù)下去的。