奈米製程的極限在哪裡？台積電、三星晶圓代工致勝關鍵在哪 ... | 合法醫療器材資訊網

2015年8月17日—在開始之前，要先了解奈米究竟是什麼意思。在數學上，奈米是0.000000001公尺，但這是個相當差的例子，畢竟我們只看得到小數點後有很多個 ...

三星以及台積電在先進半導體製程打得相當火熱，彼此都想要在晶圓代工中搶得先機以爭取訂單，幾乎成了奈米之爭，然而奈米這個數字的究竟意義為何，指的又是哪個部位？而在縮小製程後又將來帶來什麼好處與難題？以下我們將就奈米製程做簡單的說明。

在開始之前，要先了解奈米究竟是什麼意思。在數學上，奈米是 0.000000001 公尺，但這是個相當差的例子，畢竟我們只看得到小數點後有很多個零，卻沒有實際的感覺。如果以指甲厚度做比較的話，或許會比較明顯。

用尺規實際測量的話可以得知指甲的厚度約為 0.0001 公尺（0.1 毫米），也就是說試著把一片指甲的側面切成 10 萬條線，每條線就約等同於 1 奈米，由此可略為想像得到 1 奈米是何等的微小了。

知道奈米有多小之後，還要理解縮小製程的用意，縮小電晶體的最主要目的，就是可以在更小的晶片中塞入更多的電晶體，讓晶片不會因技術提升而變得更大；其次，可以增加處理器的運算效率；再者，減少體積也可以降低耗電量；最後，晶片體積縮小後，更容易塞入行動裝置中，滿足未來輕薄化的需求。

再回來探究奈米製程是什麼，以 14 奈米為例，其製程是指在晶片中，線最小可以做到 14 奈米的尺寸，下圖為傳統電晶體的長相，以此作為例子。縮小電晶體的最主要目的就是為了要減少耗電量，然而要縮小哪個部分才能達到這個目的？左下圖中的 L 就是我們期望縮小的部分。藉由縮小閘極長度，電流可以用更短的路徑從 Drain 端到 Source 端（有興趣的話可以利用 Google 以 MOSFET 搜尋[1]，會有更詳細的解釋）。

 （Source：www.slideshare.net[2]）

此外，電腦是以 0 和 1 作運算，要如何以電晶體滿足這個目的呢？做法就是判斷電晶體是否有電流流通。當在 Gate 端（綠色的方塊）做電壓供給，電流就會從 Drain 端到 So...