芯片问题什么时候开始的

文/小易测评技术

当然不是。先给大家科普一下。“1nm是芯片的尽头”这句话是怎么来的？

众所周知，芯片内部其实是由几十亿甚至几百亿个“晶体管”组成的。一般来说，晶体管就是一个接一个的电路开关(一个处理器之所以能处理信息，其实就是靠这些开关实现的，机器码里用的二进制010101对应的就是这些开关的开和关)。我们听到的5nm、7nm等工艺，本质上是指这些晶体管中的栅极宽度(5nm工艺的晶体管栅极宽度是5nm，7nm工艺的是7nm，以此类推)。

那么，门的宽度越小，单位面积可以容纳的晶体管就越多，晶体管的数量是衡量处理器性能的一个核心指标。理论上，晶体管越多，处理器的整体性能越强。这个应该很好理解。毕竟人多力量大，芯片也是一个道理。

比如麒麟9000采用5nm工艺的晶体管数量达到了153亿，而麒麟990只有103亿，所以麒麟9000的性能比麒麟990好很多，这是晶体管数量增加的结果。

另外，栅极的宽度越小，栅极之间的电容越低，也就意味着芯片的功耗会降低。那就意味着芯片设计公司可以在相同功耗的情况下提高处理器的时钟频率(也就是主频)，主频的提高可以大大提高处理器的单核性能。

所以，处理器技术的升级，本质上就是增加晶体管排列密度，降低功耗的过程。

说完了芯片工艺改进的本质，再来说说“1nm工艺就是芯片的末日”这句话的由来。

根据上面提到的知识，我们可以知道，1nm的工艺意味着晶体管中栅极的宽度只有1nm。目前所有的半导体芯片基本都是以硅为基本材料，硅的最基本成分硅原子的直径是0.24 nm。也就是说，在1nm的工艺下，晶体管中栅极的宽度只有四个半硅原子那么大，非常非常薄。在这种情况下，由硅元素构成的门的电阻会无限趋近于零，那么既然没有电阻，它又如何阻止电子呢？所以容易出现功率浪涌和电子击穿的问题(其实7nm工艺已经很明显了)，影响芯片的实际应用。

所以对于硅基单栅芯片来说，别说1nm工艺，2nm都是个坎，3nm很可能就是硅基芯片的末日了。这就是1nm工艺是芯片末日这一说法的由来。

但是大家要注意，这个结论是针对硅基芯片的。然而，硅并不是唯一可以用作芯片的半导体材料。硅正在消亡，我们可以用新的半导体材料取而代之。比如最新的二硫化钼晶体管就是一个很好的选择，因为二硫化钼晶体管对电子的控制能力比硅更强，即使在1nm的过程中也能阻挡电子，非常适合作为硅的替代品。还有很多其他的，比如碳基芯片，目前也很热，也是很好的硅的替代品。

其次，可以在闸门数量上做文章。如下图所示，我们还可以在其他方向堆叠门，因为处理器性能本质上是由门的数量决定的。这项技术在业内被称为栅全能FETs立体栅技术，三星和TSMC已经在使用。