晶體管泛指一切以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的單一元件,包括各種半導(dǎo)體材料制成的二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等。晶體管具有檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能,晶體管可用于各種各樣的數(shù)字和模擬功能。
為增進(jìn)大家對(duì)芯片的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)芯片內(nèi)部制造工藝以及芯片中的晶體管予以介紹。
南洋理工大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)和北京量子信息科學(xué)研究院的研究人員最近展示了利用范德華力將單晶鍶滴定物(一種高 κ 鈣鈦礦氧化物)與二維半導(dǎo)體成功整合。他們發(fā)表在Nature Electronics上的論文可能為開發(fā)新型晶體管和電子元件開辟新的可能性。
雖然摩爾定律在放緩,但集成度仍然不斷增加,消費(fèi)類產(chǎn)品旗艦設(shè)備所用的處理器動(dòng)輒集成數(shù)十億晶體管,如果對(duì)處理器及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)沒有深入了解,工程師將很難讓這數(shù)十億晶體管完全發(fā)揮出效力。在PC時(shí)代之后,計(jì)算設(shè)備的形態(tài)越來越多樣化。小到電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端,大到數(shù)據(jù)中心與超級(jí)計(jì)算機(jī),介于二者之間的中等規(guī)模計(jì)算系統(tǒng)更是數(shù)不勝數(shù)。計(jì)算架構(gòu)上也是百花齊放,傳統(tǒng)CPU是標(biāo)量(Scalar)計(jì)算,GPU是向量(Vector)計(jì)算的代表,現(xiàn)在的AI加速器多是矩陣(Matrix)計(jì)算,F(xiàn)PGA則可被視為空間(Spatial)計(jì)算。設(shè)備形態(tài)與計(jì)算架構(gòu)的多樣化,給軟件工程師的工作帶來了極大挑戰(zhàn)。
“記得1959年,我有了第一臺(tái)屬于自己的手提原子粒(晶體管)收音機(jī),當(dāng)時(shí)我七八歲,能擁有私人收音機(jī),不知道多少人羨慕?!边@段話選自《六十年代香港樂隊(duì)潮流》,收音機(jī)承載了一代香港人的記憶。
一顆世界上最大的芯片刷爆芯片圈,背后團(tuán)隊(duì)的故事你知道嗎?最近,一顆巨型芯片的誕生引爆了芯片圈,其面積42225 平方毫米,擁有1.2 萬億個(gè)晶體管,400000 個(gè)核心,片上內(nèi)存18G字節(jié),內(nèi)存帶寬19PByte/s,fabric帶寬100Pbit/s。是目前芯片面積最大的英偉達(dá)GPU的56.7倍。
“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,離不開歷史上幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管,大約十年后,集成電路的發(fā)明讓產(chǎn)業(yè)進(jìn)入下一個(gè)時(shí)代,并出現(xiàn)了諸如收音機(jī)、電話等應(yīng)用,人們生活開始改觀。喬布斯也掀起了PC發(fā)展熱潮,但隨著計(jì)算機(jī)尺寸的縮小,能耗的減小,從機(jī)械角度來看,這尺寸和能耗的發(fā)展趨勢(shì)似乎遇到了瓶頸。于是,我們開始用化學(xué)、材料的角度分析,光刻技術(shù)就出現(xiàn)了。當(dāng)光刻走到1微米,光刻機(jī)也遇到了瓶頸。那么,Brewer Science的登場(chǎng)恰到好處?!?/p>
翻開半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)歷史,有這么一個(gè)人永載史冊(cè),他就是威廉·肖克利。其最偉大的成就包括與兩位同事約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓共同發(fā)明了晶體管,并于1956年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
摩爾定律是一個(gè)經(jīng)濟(jì)定律。每?jī)赡昃w管單位成本降低一半的趨勢(shì)延續(xù)了幾十年,但進(jìn)入28納米以后,半導(dǎo)體成本學(xué)習(xí)曲線發(fā)生改變,單純依賴縮減工藝尺寸來降低成本的方式難以為繼,于是立體封裝、多層堆疊等技術(shù)(即所謂“超越摩爾”)手段被用來增加單位晶體管密度,降低芯片成本,但芯片成本降低速度減緩已不可避免。所以在當(dāng)前階段,采用更多樣化手段降低芯片成本,已經(jīng)成為半導(dǎo)體廠商的共識(shí)。
隨著芯片的制程工藝進(jìn)入5nm時(shí)代,摩爾定律的極限時(shí)刻被提及,我們也能很明顯的感受的到,現(xiàn)階段芯片廠商對(duì)于全新制程工藝的研發(fā)。
晶體管泛指一切以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的單一元件,包括各種半導(dǎo)體材料制成的二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等。晶體管具有檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能,晶體管可用于各種各樣的數(shù)字和模擬功能。
在IEDM 2022(2022 IEEE國(guó)際電子器件會(huì)議)全體會(huì)議上發(fā)表演講之前,英特爾副總裁兼技術(shù)開發(fā)總經(jīng)理Ann Kelleher介紹了晶體管誕生75年之后的新進(jìn)展。
在晶體管誕生75周年之際,英特爾在IEDM 2022上宣布將把封裝技術(shù)的密度再提升10倍,并使用厚度僅三個(gè)原子的新材料推進(jìn)晶體管微縮。
IEDM 2022 IEEE國(guó)際電子器件會(huì)議上,Intel公布了多項(xiàng)新的技術(shù)突破,將繼續(xù)貫徹已經(jīng)誕生75年的摩爾定律,目標(biāo)是在2030年做到單芯片集成1萬億個(gè)晶體管,是目前的10倍。
1952年,謝希德麻省理工畢業(yè)后,歸國(guó)后加入復(fù)旦物理系任教授。中國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)科和表面物理學(xué)科開創(chuàng)者和奠基人,謝先生一生傳奇坎坷,被尊稱為“中國(guó)半導(dǎo)體之母”。
晶體管最多的芯片幾乎集中在了今年下半年,我們一起來看一下都有哪些吧~阿里平頭哥倚天710 -- 600億晶體管今年10月份,阿里發(fā)布了服務(wù)器級(jí)芯片--倚天710。其采用的是5nm工藝,晶體管數(shù)目達(dá)到600億,這也是迄今為止晶體管數(shù)目最多的芯片!
“在過去的十年中,大家都在宣告摩爾定律的死已成定局。英偉達(dá)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛也多次表示,摩爾定律已經(jīng)失效。但事實(shí)真的如此嗎?摩爾定律已經(jīng)死了?作為鐵桿捍衛(wèi)者的Intel現(xiàn)在站出來表示摩爾定律沒死,
從目前的芯片制程技術(shù)上來看,1nm(納米)確實(shí)將近達(dá)到了極限!為什么這么說呢?芯片是以硅為主要材料而制造出來的,硅原子的直徑約0.23納米,再加上原子與原子之間會(huì)有間隙,每個(gè)晶胞的直徑約0.54納米(晶胞為構(gòu)成晶體的最基本幾何單元)!1納米只有約2個(gè)晶胞大小。
8月9日,國(guó)內(nèi)科技創(chuàng)新企業(yè)壁仞科技(Birentech)正式發(fā)布了BR100系列通用計(jì)算GPU,號(hào)稱算力國(guó)內(nèi)第一,多向指標(biāo)媲美甚至超越國(guó)際旗艦產(chǎn)品。
規(guī)劃中的Intel 14代酷睿Meteor Lake處理器將采用多芯片堆疊設(shè)計(jì),其中CPU計(jì)算單元由Intel 4nm工藝制造,核顯部分則是臺(tái)積電操刀。