Нанометры: почему эта величина используется для измерения транзисторов

Наверняка вы обратили внимание на то, что, говоря о литографиях или производство чипов процессы, в том числе процессоры, о которых идет речь нанометра при определении их размеров. В этой статье мы собираемся объяснить, почему это единица измерения используется, а не другой, когда речь идет о Транзисторы чипов, которые мы используем в нашей повседневной жизни, и мы сделаем ретроспективный обзор, чтобы вы могли понять, насколько мал или велик один из этих знаменитых нанометров.

Как вам хорошо известно, микросхемы, составляющие внутреннюю часть процессоров, состоят в основном из микроскопических транзисторов, и они настолько малы, что нам приходится измерять их в нанометрах. Но прежде чем рассматривать это в перспективе, давайте разберемся, почему возникла необходимость в использовании такой небольшой меры.

Нанометры

Нанолитография и использование нанометров

Нанотехнологии, нанометрия, нанороботы ... в настоящее время приставка нано- используется настолько часто, что это уже стало чем-то повседневным, и на самом деле это потому, что именно для включения многих тысяч транзисторов внутри чипа используется техника, называемая нанолитография. С греческого это слово можно разделить на три части: «нано», что означает карлик, «litho», что означает камень, и «орфография», что означает писать, поэтому буквально нанолитография означает «карликовое письмо на камне». Но почему?

Область нанолитографии возникла из-за необходимости увеличить количество транзисторов в интегральной схеме, чтобы сохранить известный закон Мура. Хотя литографические методы существовали с конца 18 века, ни одна из них не применялась к наноразмерным структурам до середины 1950-х годов, и по этой причине сегодня это слово эволюционировало, чтобы охватить дизайн структур в диапазоне от 10 до XNUMX штук. -9 в 10 -6 метров.

Транзистор

С развитием полупроводниковой промышленности резко выросла потребность в технологиях, позволяющих создавать микро- и наноразмерные структуры. Фотолитография была впервые применена к этим структурам в 1958 году, положив начало эре нанолитографии, а с ней и необходимости начать измерение величин в нанометрах. С тех пор фотолитография стала наиболее коммерчески успешной техникой, способной создавать рисунки размером менее 100 нм.

Насколько мал нанометр?

Когда мы говорим об единицах измерения, самыми распространенными, несомненно, являются километры, метры, сантиметры и миллиметры. Это нормально, если мы примем во внимание, что человеческое существо в среднем измеряет чуть больше полутора метров или что наш мозг имеет длину от 13 до 17 сантиметров, в то время как даже такой маленький предмет, как муха, может иметь размеры от 5 до 8. миллиметры. Однако для измерений меньшего размера это может быть немного сложно представить, особенно если мы скажем вам, что нанометр эквивалентен 0.000000001 метру, или 10 -9 m.

Атомос-транзистор-16-нм-FinFET

Давайте продолжим уменьшать величину: пылевые клещи, которых мы больше не видим невооруженным глазом, имеют длину от 0.2 до 0.5 миллиметра, а волосы - около 80 микрон (0.08 миллиметра). Но это все равно намного больше, чем нанометр, поэтому мы продолжаем снижаться, и у нас, например, есть красные кровяные тельца, которые в нашей крови имеют размер от 5 до 7.5 микрометров, или даже бактерии имеют длину от 0, От 5 до 5 мкм.

Нам нужно еще больше уменьшить размер, чтобы столкнуться с вирусами, масштаб которых наконец начинается со 100 нанометров. Размер, который кажется обычным для аппаратных вентиляторов и даже слишком большим, учитывая текущее время, составляет 10 нм, что точно соответствует измерению белков, или липидов, измеряющих около 5 нанометров. Если мы опустим масштаб до 1 нанометра, мы получим то, что приблизительно измеряет нить ДНК.

Осознайте масштабы, с которыми мы здесь имеем дело: транзисторы, которые используются в процессорах, которые мы используем каждый день, лишь немного больше ДНК, и это должно дать вам представление о том, можно ли их еще больше уменьшить до размеров и размеров. достигнув 0.1 нанометра, мы будем говорить об атомном масштабе, а не нанометровом.

Как вы уже догадываетесь, использование нанометров для производства чипов - это настоящее чудо, и вы поймете, что обработка таких размеров становится все сложнее и дороже.