Размер элемента в современной технологии VLSI?

В современной технологии очень большой интеграции (СБИС) размер элемента относится к минимальным размерам транзисторов и других элементов схемы, которые могут быть изготовлены на полупроводниковом кристалле. Размер элемента является критическим параметром, поскольку он определяет плотность и производительность интегральных схем.

На протяжении многих лет размер элемента постоянно уменьшался, поскольку достижения в технологиях изготовления полупроводников позволили производить устройства меньшего размера и более мощные. На заре развития технологии СБИС размеры элементов измерялись в микрометрах (мкм). Однако с появлением более сложных производственных процессов размеры элементов теперь достигли диапазона нанометров (нм).

По состоянию на 2023 год самые передовые производственные процессы, используемые ведущими предприятиями по производству полупроводников, смогут достичь размеров элементов около 3 нанометров (нм). Это означает, что критические размеры транзисторов и элементов схемы на этих микросхемах составляют всего несколько миллиардных долей метра.

Уменьшение размера объекта имеет несколько преимуществ:

Повышенная плотность транзисторов:меньшие размеры элементов позволяют разместить больше транзисторов на заданной площади кремния, что приводит к более высокой плотности транзисторов. Это позволяет разрабатывать более мощные и сложные интегральные схемы.

Улучшенная производительность:меньшие размеры элементов могут привести к более высокой скорости переключения и снижению энергопотребления транзисторов, что приводит к повышению общей производительности чипа.

Снижение стоимости транзистора. По мере уменьшения размеров элементов стоимость транзистора снижается, что делает производство сложных интегральных схем более экономичным.

Однако уменьшение размера элемента также создает серьезные проблемы с точки зрения сложности изготовления, производительности и надежности. По мере того как размеры элементов приближаются к атомарным размерам, контролировать изменения процесса и обеспечивать целостность устройства становится все сложнее.

Несмотря на эти проблемы, неустанное стремление к меньшим размерам элементов стало движущей силой экспоненциального роста и развития технологии СБИС, что позволило разрабатывать передовые электронные устройства, такие как смартфоны, ноутбуки и высокопроизводительные вычислительные системы.