光刻机，芯片中的纳米到底指的是什么，为您深入分析

我们经常看到一些资讯，会有一些关于芯片工艺的概念。比如，经常提到的芯片是几纳米，光刻机能够生产几纳米的芯片，那么纳米到底指的是芯片中什么的大小，我今天就给大家介绍一下。

芯片内部视图

什么是半导体：

半导体是指某种材料，在某些条件下可以变成导体，可以导电。举例来说，铜，铁，银，金，这些金属属于全导体。塑料，干木材都属于绝缘体。而硅片硅材料是一种半导体，可以导电，也可以不电，所以这种材料就统称半导体。目前，半导体多指多晶硅，由于硅材料分布广泛并且价格低廉，所以制造成本较低。硅广泛存在于沙子里头，可以说是取之不尽，用之不竭的。所以小米总裁雷军才说：“芯片应该像软件一样免费，因为都是沙子做的。”，所以目前几乎所有的芯片都是硅材料制成的。

硅片图

什么晶体管

由于半导体分为P型半导体和N型半导体。将P型半导体和N型半导体制作在同一个半导体上就行成了一个交界面，被称为PN结。PN结具有单向导电性，由P型N型构成了二极管，三极管，MOS管等等晶体管。下图就是一个最简单的二极管。电荷由P向N流动，电流方向与电荷运动方向相反。

什么是芯片

芯片是由一个一个cmos管连接构成的，cmos是一个开关电路，也是晶体管的一种。

下图左侧是教学过程中一个三极管CMOS管。由一个P管和一个N管连接而成。右侧两个图是物理连接，分为金属层连接和硅片级连接。

下图是一个芯片内部的晶体管连接简图，蓝色是金属层，橙色是N管，黄色是P管，P管和N管在芯片内部通过金属链线连起来。所以我们可以看出，在芯片内部的基本单元是晶体管，通常所说的纳米nm也就是指一个管子的宽度。

举个简单的例子，在盖一座房子时使用的砖块，砖块越小，同样大小的房子含有的砖块就越多，芯片也是这个道理。

由于现在芯片工艺已经发展到了3nm，而一个硅原子的大小就在0.1nm左右，那也就是30个硅原子就构成一个晶体管。所以说：“摩尔定律现在遇到了瓶颈，快走到了尽头”。如果到了纳米以下，预示着光刻机需要在硅原子之间进行操作，在硅片上刻出一个原子级晶体管是多么困难。

#中国自研光刻机有多难#