Что такое мкм в измерении

Значение слова «микрометр»

[От греч. μικρός — малый и μετρέω — мерю]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

В 1879—1967 годах официально использовалось название микрон (мк, µ), которое затем было отменено решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам (1967/68).

Приставка микро-, служащая в СИ для образования дольных единиц, принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием СИ в целом.

МИКРО’МЕ’ТР, а, м. [от греч. mikros — малый и metron — мера] (спец.). 1. Инструмент для точного измерения очень малых толщин. 2. Прибор в виде винта с мелкой нарезкой, употр. для передвижения частей

точных инструментов при наведении их на определенный предмет; то же, что микрометрический винт.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

микро́метр

1. прибор для измерения размеров небольших предметов и отверстий с высокой точностью ◆ Зазор контролируется периодически с помощью микрометра.

микроме́тр

1. единица длины, миллионная часть метра ◆ Длина волны видимого света составляет от 0,4 до 0,7 микрометра.

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.

Насколько понятно значение слова секстант (существительное):

Источник

Что такое мкм в измерении

Микроме́тр (мкм, µm) — единица измерения длины, равная 10 −6 метра: это одна тысячная часть миллиметра. Также используется название микрон (мк, µ).

Смотреть что такое «Мкм» в других словарях:

МКМ — Муттахида коми мувмент партия Пакистан, полит. Источник: http://www.rian.ru/rian/index.cfm?prd 05 14&do alert=0 МКМ Московский кабельный завод; Москабель с 1933 ранее: Русскабель http://www.mkm.r … Словарь сокращений и аббревиатур

мкм — микрометр … Русский орфографический словарь

мкм — микрометр … Словарь сокращений русского языка

Определение среднего диаметра волокна до 3 мкм. — 7.7 Определение среднего диаметра волокна до 3 мкм. 7.7.1 Средний диаметр волокна до 3 мкм определяют по сопротивлению слоя испытуемого волокна воздушному потоку. 7.7.2 Аппаратура, оборудование: Установка пневматическая, блок схема которой… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 8.649-2008: Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств атомных спектральных измерений содержания компонентов в твердых и жидких средах в диапазоне длин волн от 0,19 до 1,0 мкм — Терминология ГОСТ Р 8.649 2008: Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств атомных спектральных измерений содержания компонентов в твердых и жидких средах в диапазоне длин волн от 0,19 до… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Лотто-МКМ — Уралан плюс Полное название Футбольный клуб «Уралан плюс» Москва Основан 1997 Соревнование Второй дивизион ПФЛ, «Запад» 2003 снялся … Википедия

Лотто-мкм — Уралан плюс Полное название Футбольный клуб «Уралан плюс» Москва Основан 1997 Соревнование Второй дивизион ПФЛ, «Запад» 2003 снялся … Википедия

Показатели точности и шероховатости обработки (в партии) образцов-изделий, мкм — 1.7. Показатели точности и шероховатости обработки (в партии) образцов изделий, мкм Источник: ГОСТ 4.93 86: Система показателей качества продукции. Станки металлообрабатывающие. Номенклатура показателей … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

характеристика пор, мкм — 3.3 характеристика пор, мкм: О90 Размер пор материала, который соответствует максимальному размеру частиц 90 % грунта, прошедшего через геотекстиль. Примечание Эффективный размер пор характеризует фильтрующую способность и устойчивость к… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Микроны в миллиметры

Онлайн конвертер для преобразования микрон в миллиметры и обратно, калькулятор имеет высокий класс точности, историю вычислений и напишет число прописью, округлит результат до нужного значения.

Микрометр (русское обозначение: мкм, международное: µm; от греч. μικρός «маленький» + μέτρον «мера, измерение») — дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ). Равна одной миллионной доле метра (10 −6 метра или 10 −3 миллиметра): 1 мкм = 0,001 мм = 0,0001 см = 0,000001 м.

В 1879—1967 годах официально использовалось название микрон (мк, µ), которое затем было отменено решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам.

Микрометр является стандартной единицей измерения, в которых выражается допуск отклонений от заданного размера (по ГОСТу) в машиностроительном и почти в любом производстве, где требуется исключительная точность размеров. В микрометрах также измеряют длину волн инфракрасного излучения.

Для лучшего представления этой единицы длины можно привести следующие примеры:
длины волн видимого человеком света лежат в диапазоне от 0,38 (фиолетовый цвет) до 0,78 мкм (красный);
диаметр эритроцита составляет 7 мкм;
толщина человеческого волоса от 40 до 120 мкм.

Микрон (мк, µ) — название для единицы измерения расстояния то же, что микроме́тр (мкм, µm). Официально использовалась в 1879—1967 годах.
Микрон — единица измерения давления, равная 0,001 мм рт. ст. (0,001 торр).

Источник

Что это — нанометр? Сравнение с метром, понятие о нанотехнологиях, интересные факты

В 1879—1967 годах официально использовалось название микрон

(мк, µ), которое затем было отменено решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам (1967/68)[1][2].

Приставка микро-, служащая в СИ для образования дольных единиц, принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием СИ в целом[3].

Как определить толщину пленки для теплицы

Главный показатель при выборе парниковой пленки — плотность, исчисляемая в микронах (мкм). Чем их меньше, тем пленка тоньше, соответственно ниже и ее стоимость.

Но иногда продавцы лукавят, ставя рядом с тоненькой «парниковкой» ценники с большими цифрами. Так, очень распространен вариант, когда «толщину» 120 мкм продают по цене «толщины» 150 мкм.

К сожалению, на ощупь подлог не выявить: плотность парниковой пленки определяется только с помощью специального прибора — микрометра. Но выход из ситуации есть. Надо соотнести вес с метражом.

Сравнения, связанные с нанометром

Как было сказано, нанометр — это очень маленькое расстояние. Для более ясного представления о том, насколько мал нанометр, приведем два любопытных сравнения:

в 1 мм содержится сколько мкм

Погонный метр пленки плотностью 80 мкм должен весить 210 граммов, плотностью 100 мкм — 260 граммов, плотностью 120 мкм — 320 г, 150 мкм — 400 г, 200 мкм — 530 г. (Расчеты представлены на стандартную ширину полтора метра, «рукав»).

Давайте посчитаем. Если вы, например, покупаете десять погонных метров с «заявленной» плотностью 150 мкм, то общий вес покупки должен равняться четырем килограммам (10Х400=4000г).

У этого термина существуют и другие значения, см. Микрометр (значения).

Запрос «Микрон» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

(русское обозначение:
мкм
, международное:
µm
; от греч.μικρός «маленький» + μέτρον «мера, измерение») — дольнаяединица измерениядлины в Международной системе единиц (СИ). Равна одной миллионной доле метра (10−6 метра или 10−3миллиметра): 1 мкм = 0,001 мм = 0,0001 см = 0,000001 м.

Нанотехнология — причина популярности нанометра

Под нанотехнологией понимают междисциплинарную современную науку, занимающуюся исследованием и изготовлением материалов, структурные единицы которых имеют масштабы от 1 до 100 нм. Термин «нанотехнология» впервые был предложен японским ученым Норио Танигучи в 1974 году.

Отмеченные масштабы, с которыми работают нанотехнологи, выбраны не случайно. Величина 1 нанометр — это на 1 порядок больше размера атома (самый маленький атом водорода где-то в 10 раз меньше нанометра). Верхнее же значение (100 нм) — это приблизительный предел, больше которого вещество начинает демонстрировать обычные физические свойства.

Немного подробнее остановимся на верхней границе нанообъектов (100 нм). Когда элементы системы имеют средний размер меньше отмеченного значения, то они начинают проявлять квантовые свойства, что заметно сказывается на поведении всего объемного материала. Это ключевой момент, который необходимо понимать, то есть нанотехнология — это не просто исследования нанометрового масштаба, это наука, которая изучает совершенно иные, новые, ранее не известные свойства материи. Например, наночастицы золота могут магнититься.

Нанотехнология представляет собой большое количество современных узких направлений в науке: это исследование полупроводников, металлических наноструктур, свойств поверхностей, молекулярная биология, медицина и другие.

Примечания

Пылинка микрометрового размера на булавочной головке

, или
микрон
(Российская марка
мкм
, международный — мкм) — измерение длины единицы в Международной системе единиц (СИ).

Микрометр составляет один миллион метров или тысячи миллиметров: 1 мкм = 10-6 м = 10-3 мм.

Название «micrometer» происходит от греческого слова μικρός — «small» и μέτρον — «измерение», «измерение».

В период с 1879 по 1967 год было официально использовано название «микрон» (μ, μ), а затем оно было аннулировано XIII Генеральной конференцией по весам и мерам [1].

Для машинного строительства, требующего исключительной точности размеров, микрометр является стандартным отклонением для отклонений от определенного размера.

Микрометр используется для измерения длины волны инфракрасного излучения.

Применение

Микрометр является стандартной единицей измерения, в которых выражается допуск отклонений от заданного размера (по ГОСТу

) в машиностроительном и почти в любом производстве, где требуется исключительная точность размеров. В микрометрах также измеряют длину волн инфракрасного излучения.

Для лучшего представления этой единицы длины можно привести следующие примеры:

0,1 мкм (микрометр) это сколько метров?

mikrón — малое), дольная единица длины, равная 10-6м, или 10-3мм. Обозначения: мк, m. Наименование М. отменено решением 13-й Генеральной конференции по мерам и весам (1967), и эта единица…

Микрон. (от греч. mikroV – mikros – малый). Единица длины, равная одной 1 000 000 доле метра. Она применяется для измерений длин волн электромагнитного излучения в инфракрасной и, иногда, в видимой областях его спектра.

Астрономический глоссарий «Астронет»

mikron — малое) — устаревшее название единицы длины, равной 10-6 м; обозначалась мк, m. См. Микрометр.

Большой энциклопедический словарь

Единственный советский автоматический шкальный полуформатный фотоаппарат с зарядкой стандартными кассетами.

ФЭД-Микрон-2 — советский дальномерный фотоаппарат.

Производился Харьковским производственным машиностроительным объединением «ФЭД» с 1978 по 1986 год. Всего было выпущено около 35 тыс. штук.

НИИМЭ и Микрон ( (ОАО «НИИМЭ и Микрон») — российская компания, один из крупнейших производителей интегральных схем в Восточной Европе.

Основана 9 марта 1964 года как НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ)…

Проектные нормы в микроэлектронике: где на самом деле 7 нанометров в технологии 7 нм?

Современные микроэлектронные технологии — как «Десять негритят». Стоимость разработки и оборудования так велика, что с каждым новым шагом вперёд кто-то отваливается. После новости об отказе GlobalFoundries от разработки 7 нм их осталось трое: TSMC, Intel и Samsung. А что такое, собственно “проектные нормы” и где там тот самый заветный размер 7 нм? И есть ли он там вообще?

Рисунок 1. Транзистор Fairchild FI-100, 1964 год.
Самые первые серийные МОП-транзисторы вышли на рынок в 1964 году и, как могут увидеть из рисунка искушенные читатели, они почти

ничем не отличались от более-менее современных — кроме размера (посмотрите на проволоку для масштаба).

Зачем уменьшать размер транзисторов? Самый очевидный ответ на этот вопрос носит название закона Мура и гласит, что каждые два года количество транзисторов на кристалле должно увеличиваться вдвое, а значит линейные размеры транзисторов должны уменьшаться в корень из двух раз. «Должно» — согласно наблюдениям Гордона Мура (и некоторых других инженеров) в семидесятых. Из закона Мура следует много других факторов, составляющих дорожную карту микроэлектроники ITRS. Наиболее простая и грубая формулировка методов реализации закона Мура (также известная как закон миниатюризации Деннарда) — рост числа транзисторов на чипе не должен приводить к росту плотности потребляемой мощности, то есть с уменьшением размеров транзисторов должны пропорционально уменьшаться напряжение питания и рабочий ток. Ток через МОП-транзистор пропорционален отношению его ширины к длине, а значит мы можем сохранять один и тот же ток, пропорционально уменьшая оба этих параметра. Более того, уменьшая размеры транзистора, мы уменьшаем еще и емкость затвора (пропорциональную произведению длины и ширины канала), делая схему еще быстрее. В общем, в цифровой схеме нет практически никаких причин делать транзисторы больше, чем минимально допустимый размер. Дальше начинаются нюансы насчет того, что в логике p-канальные транзисторы обычно несколько шире n-канальных, чтобы скомпенсировать разницу в подвижности носителей заряда, а в памяти наоборот, n-канальные транзисторы шире, чтобы память нормально записывалась через некомплементарный ключ, но это действительно нюансы, а глобально — чем меньше размеры транзистора — тем лучше для цифровых схем.

Именно поэтому длина канала всегда была самым маленьким размером в топологии микросхемы, и самым логичным обозначением проектных норм.

Здесь надо заметить, что вышеописанные рассуждения про размер не справедливы для аналоговых схем. Например, прямо сейчас на втором мониторе моего компьютера — согласованная пара транзисторов по 150 нм технологии, по 32 куска размером 8/1 мкм каждый. Так делается для того, чтобы обеспечить идентичность этих двух транзисторов, несмотря на технологический разброс параметров. Площадь при этом имеет второстепенное значение.

У технологов и топологов существует так называемая лямбда-система типовых размеров топологии. Она очень удобна для изучения проектирования (и была придумана в университете Беркли, если я не ошибаюсь) и переноса дизайнов с фабрики на фабрику. Фактически, это обобщение типичных размеров и технологических ограничений, но немного загрубленное, чтобы на любой фабрике точно получилось. На ее примере удобно посмотреть на типовые размеры элементов в микросхеме. Принципы в основе лямбда-системы очень просты:

Из третьего пункта следует, в частности, то, что лямбда в старых технологиях — половина проектной нормы (точнее, что длина канала транзистора и проектные нормы — две лямбды).

Рисунок 2. Пример топологии, выполненной по лямбда-системе.
Лямбда-система отлично работала на старых проектных нормах, позволяя удобно переносить производство с фабрики на фабрику, организовывать вторых поставщиков микросхем и делать много еще чего полезного. Но с ростом конкуренции и количества транзисторов на чипе фабрики стали стремиться сделать топологию немного компактнее, поэтому сейчас правила проектирования, соответствующие «чистой» лямбда-системе, уже не встретить, разве что в ситуациях, когда разработчики самостоятельно их загрубляют, имея в виду вероятность производства чипа на разных фабриках. Тем не менее, за долгие годы в отрасли сложилась прямая связь «проектные нормы = длина канала транзистора», которая успешно существовала до тех пор, пока размеры транзисторов не достигли десятков нанометров.

Рисунок 3. Схематичный разрез транзистора.
На этом рисунке приведен ОЧЕНЬ сильно упрощенный разрез обычного планарного (плоского) транзистора, демонстрирующий разницу между топологической длиной канала (Ldrawn) и эффективной длиной канала (Leff). Откуда берется разница?

Говоря о микроэлектронной технологии, почти всегда упоминают фотолитографию, но гораздо реже — другие, ничуть не менее важные технологические операции: травление, ионную имплантацию, диффузию и т.д. и т.п. Для нашего с вами разговора будет не лишним напоминание о том, как работают диффузия и ионная имплантация.

Рисунок 4. Сравнение диффузии и ионной имплантации.
С диффузией все просто. Вы берете кремниевую пластину, на которой заранее (с помощью фотолитографии) нанесен рисунок, закрывающий оксидом кремния те места, где примесь не нужна, и открывающий те, где она нужна. Дальше нужно поместить газообразную примесь в одну камеру с кристаллом и нагреть до температуры, при которой примесь начнет проникать в кремний. Регулируя температуру и длительность процесса, можно добиться требуемого количества и глубины примеси.

Очевидный минус диффузии — то, что примесь проникает в кремний во всех направлениях одинаково, что вниз, что вбок, таким образом сокращая эффективную длину канала. И мы говорим сейчас о сотнях нанометров! Пока проектные нормы измерялись в десятках микрон, все было нормально, но разумеется, такое положение дел не могло продолжаться долго, и на смену диффузии пришла ионная имплантация.

При ионной имплантации пучок ионов примеси разгоняется и направляется на пластину кремния. При этом все ионы движутся в одном направлении, что практически исключает их расползание в стороны. В теории, конечно же. На практике ионы все-таки немного расползаются в стороны, хоть и на гораздо меньшие расстояния, чем при диффузии.

Тем не менее, если мы возвратимся к рисунку транзистора, то увидим, что разница между топологической и эффективной длиной канала начинается именно из-за этого небольшого расползания. Ей, в принципе, можно было бы пренебречь, но она — не единственная причина различия. Есть еще короткоканальные эффекты. Их пять, и они разными способами изменяют параметры транзистора в случае, если длина канала приближается к различным физическим ограничениям. Описывать все их я не буду, остановлюсь на самом релевантном для нас — DIBL (Drain-Induced Barrier Lowering, индуцированное стоком снижение потенциального барьера).

Для того, чтобы попасть в сток, электрон (или дырка) должен преодолеть потенциальный барьер стокового pn-перехода. Напряжение на затворе уменьшает этот барьер, таким образом управляя током через транзистор, и мы хотим, чтобы напряжение на затворе было единственным управляющим напряжением. К сожалению, если канал транзистора слишком короткий, на поведение транзистора начинает влиять стоковый pn-переход, который во-первых, снижает поровогое напряжение (см. рисунок ниже), а во-вторых, на ток через транзистор начинает влиять напряжение не только на затворе, но и на стоке, потому что толщина стокового pn-перехода увеличивается пропорционально напряжению на стоке и соответственно укорачивает канал.

Рисунок 5. Эффект Drain-Induced Barrier Lowering (DIBL). Источник — википедия.
Кроме того, уменьшение длины канала приводит к тому, что носители заряда начинают свободно попадать из истока в сток, минуя канал и формируя ток утечки (bad current на рисунке ниже), он же статическое энергопотребление, отсутствие которого было одной из важных причин раннего успеха КМОП-технологии, довольно тормозной по сравнению с биполярными конкурентами того времени. Фактически, каждый транзистор в современной технологии имеет стоящий параллельно ему резистор, номинал которого тем меньше, чем меньше длина канала.

Рисунок 6. Рост статического потребления из-за утечек в технологиях с коротким каналом. Источник — Synopsys.

Рисунок 7. Доля статического энергопотребления микропроцессоров на разных проектных нормах.
Источник — B. Dieny et. al., «Spin-Transfer Effect and its Use in Spintronic Components», International Journal of Nanotechnology, 2010

Сейчас же, как вы можете видеть на рисунке выше, статическое потребление существенно превышает динамическое и является важным препятстствием для создания малопотребляющих микросхем, например, для носимой электроники и интернета вещей. Собственно, примерно в момент, когда это стало важной проблемой, и начался маркетинговый мухлеж с проектными нормами, потому что прогресс в литографии стал опережать прогресс в физике.

Для борьбы с нежелательными эффектами короткого канала на проектных нормах 800-32 нанометров было придумано очень много разных технологических решений, и я не буду описывать их все, иначе статья разрастется до совсем уж неприличных размеров, но с каждым новым шагом приходилось внедрять новые решения — дополнительные легирования областей, прилегающих к pn-переходам, легирования в глубине для предотвращения утечек, локальное превращение кремния в транзисторах в кремний-германий… Ни один шаг в уменьшении размеров транзисторов не дался просто так.

Рисунок 8. Эффективная длина канала в технологиях 90 нм и 32 нм. Транзисторы сняты в одном и том же масштабе. Полукруги на рисунках — это форма дополнительного слабого подлегирования стоков (LDD, lightly doped drain), делаемого для уменьшения ширины pn-переходов.
Источник — Synopsys.

Типичные размеры металлизации и расстояния между элементами при переходе от 90 нм до примерно 28 нм уменьшались пропорционально уменьшению цифры проектных норм, то есть типовой размер следующего поколения составлял 0.7 от предыдущего (чтобы, согласно закону Мура, получить двукратное уменьшение площади). Одновременно с этим длина канала уменьшалась в лучшем случае как 0.9 от предыдущего поколения, а эффективная длина канала практически не менялась вовсе. Из рисунка выше хорошо видно, что линейные размеры транзисторов при переходе от 90 нм к 32 нм изменились вообще не в три раза, и все игры технологов были вокруг уменьшения перекрытий затвора и легированных областей, а также вокруг контроля за статическими утечками, который не позволяли делать канал короче.

В итоге стали понятны две вещи:

Закон Мура — это вообще противоречивая тема, потому что он является не законом природы, а эмпирическим наблюдением некоторых фактов из истории одной конкретной компании, экстраполированном на будущий прогресс всей отрасли. Собственно, популярность закона Мура неразрывно связана с маркетологами Intel, которые сделали его своим знаменем и, на самом деле, много лет толкали индустрию вперед, заставляя ее соответствовать закону Мура там, где, возможно, стоило бы немного подождать.
Какой выход нашли из ситуации маркетологи? Весьма изящный.

Длина канала транзистора — это хорошо, но как по ней оценить выигрыш площади, который дает переход на новые проектные нормы? Довольно давно в индустрии для этого использовалась площадь шеститранзисторной ячейки памяти — самого популярного строительного блока микропроцессоров. Именно из таких ячеек обычно состоит кэш-память и регистровый файл, которые могут занимать полкристалла, и именно поэтому схему и топологию шеститранзисторной ячейки всегда тщательно вылизывают до предела (часто — специальные люди, которые только этим и занимаются), так что это действительно хорошая мера плотности упаковки.
Рисунок 9. Схема шеститранзисторной ячейки статической памяти.

Рисунок 10. Разные варианты топологии шеститранзисторной ячейки статической памяти. Источник — G. Apostolidis et. al., «Design and Simulation of 6T SRAM Cell Architectures in 32nm Technology», Journal of Engineering Science and Technology Review, 2016
Так что довольно давно в описаниях технологий цифру проектных норм сопровождала вторая цифра — площадь ячейки памяти, которая, по идее, должна быть производной от длины канала. А дальше случилась интересная подмена понятий. В момент, когда прямое масштабирование перестало работать, и длина канала перестала уменьшаться каждые два года по закону Мура, маркетологи догадались, что можно не выводить площадь ячейки памяти из проектных норм, а выводить цифру проектных норм из площади ячейки памяти!

То есть натурально “раньше у нас была длина канала 65 нм и площадь ячейки памяти Х, а теперь длина канала 54 нм, но мы ужали металлизацию, и теперь площадь ячейки стала Х/5, что примерно соответствует переходу от 65 до 28 нм. Так давайте всем скажем, что у нас проектные нормы 28 нм, а про длину канала 54 нм никому говорить не будем?” Справедливости ради, “ужали металлизацию” — это тоже важное достижение, и какое-то время после начала проблем с миниатюризацией собственно транзисторов озвученным проектным нормам соответствовала минимальная ширина металлизации, размер контакта к транзистору или еще какая-нибудь цифра на топологии. Но дальше начались пляски с FinFET транзисторами, у которых ключевые размеры никак не связаны с разрешением литографии, скорости миниатюризации транзисторов и всего остального окончательно разошлись, и единственной нормальной цифрой осталась площадь ячейки памяти, на основе которой нам сейчас и сообщают про “10”, “7” и “5” нанометров.

Рисунок 11. Сравнение технологий 14 нм и 10 нм Intel. Источник — Intel.
Вот отличный пример этого “нового скейлинга”. Нам показывают, как поменялись характерные размеры в ячейке памяти. Многие параметры, но о длине и ширине канала транзистора тут ни слова!

Как решали проблему невозможности уменьшения длины канала и контроля за утечками технологи?

Они нашли два пути. Первый — в лоб: если причина утечек — большая глубина имплантации, давайте ее уменьшим, желательно радикально. Технология «кремний на изоляторе» (КНИ) известна уже очень давно (и активно применялась все эти годы, например в 130-32 нм процессорах AMD, 90 нм процессоре приставки Sony Playstation 3, а также в радиочастотной, силовой или космической электронике), но с уменьшением проектных норм она получила второе дыхание.

Рисунок 12. Сравнение транзисторов, выполненных по обычной объемной и FDSOI (полностью обедненный КНИ) технологиях. Источник — ST Microelectronics.
Как видите, идея более чем элегантная — под очень тонким активным слоем располагается оксид, убирающий вредный ток утечки на корню! Заодно, за счет уменьшения емкости pn-переходов (убрали четыре из пяти сторон куба стока) увеличивается быстродействие и еще уменьшается энергопотребление. Именно поэтому сейчас технологии FDSOI 28-22-20 нм активно рекламируются как платформы для микросхем интернета вещей — потребление действительно сокращается в разы, если не на порядок. И еще такой подход позволяет в перспективе поскейлить обычный плоский транзистор до уровня 14-16 нм, чего объемная технология уже не позволит.

Тем не менее, ниже 14 нм на FDSOI особенно не опуститься, да и другие проблемы у технологии тоже есть (например, страшная дороговизна подложек КНИ), в связи с чем индустрия пришла к другому решению — FinFET транзисторам. Идея FinFET транзистора тоже весьма элегантна. Мы хотим, чтобы бОльшая часть пространства между стоком и истоком управлялась затвором? Так давайте окружим это пространство затвором со всех сторон! Хорошо, не со всех, трех будет вполне достаточно.

Рисунок 13. Структура FinFET. Источник — A. Tahrim et.al., «Design and Performance Analysis of 1-Bit FinFET Full Adder Cells for Subthreshold Region at 16 nm Process Technology», Journal of Nanomaterials, 2015

Рисунок 14. Сравнение энергопотребления разных вариантов сумматора, выполненных на планарных транзисторах и на FinFET. Источник — A. Tahrim et.al., «Design and Performance Analysis of 1-Bit FinFET Full Adder Cells for Subthreshold Region at 16 nm Process Technology», Journal of Nanomaterials, 2015
В FinFET канал не плоский и находящийся прямо под поверхностью подложки, а образует вертикальный плавник (Fin — это и есть плавник), выступающий над поверхностью и с трех сторон окруженный затвором. Таким образом, все пространство между стоком и истоком контролируется затвором, и статические утечки очень сильно уменьшаются. Первыми FinFET серийно выпустили Intel на проектных нормах 22 нм, дальше подтянулись остальные топовые производители, включая такого апологета КНИ, как Global Foundries (бывшие AMD).

Вертикальность канала в FinFET, кроме всего прочего, позволяет экономить на площади ячейки, потому что FinFET c широким каналом довольно узкий в проекции, и это, в свою очередь, опять помогло маркетологам с их рассказами про площадь ячейки памяти и ее двухкратное уменьшение с каждым новым шагом «проектных норм», уже никак не привязанных к физическим размерам транзистора.

Рисунок 15. Топологии разных вариантов ячеек памяти (5T-9T) в технологии с FinFET. Источник — M. Ansari et. al., «A near-threshold 7T SRAM cell with high write and read margins and low write time for sub-20 nm FinFET technologies», the VLSI Journal on Integration, Volume 50, June 2020.
Вот примеры разных вариантов ячеек памяти в технологии с FinFET. Видите, как геометрическая ширина канала намного меньше длины? Также можно видеть, что, несмотря на все пертурбации, лямбда-система у топологов все еще в ходу для количественных оценок. А что с абсолютными цифрами?

Рисунок 16. Некоторые размеры транзисторов в 14-16 нм технологиях. Источник — the ConFab 2020 conference proceedings.
Как видно из рисунка, топологическая длина канала в 16 нм FinFET технологиях все еще больше, чем 20-25 нм, о которых говорилось выше. И это логично, ведь физику не обманешь. Но из этого же рисунка можно сделать и другой, более интересный вывод: если присмотреться, то становится понятно, что минимальный имеющийся в транзисторах размер — это не длина канала, а ширина плавника. И тут нас ожидает забавное открытие: ширина плавника в техпроцессе Intel 16 nm составляет (барабанная дробь!) ВОСЕМЬ нанометров.

Рисунок 17. Размеры плавника в 14 нм техпроцессе Intel. Источник — wikichip.org

Как видите, тут маркетологи, привязавшись к размерам ячейки памяти, обманули сами себя, и теперь вынуждены озвучивать цифру больше, чем могли бы. На самом деле, конечно, в условиях принципиального изменения структуры транзистора и ожидания пользователей услышать какую-то метрику, использование метрики, отражающей плотность упаковки, было, наверное, единственно верным решением, и маркетологи в конечном счете оказались правы, хоть это и приводит иногда к забавным ситуациям, когда одни и те же проектные нормы в разных компаниях называют по-разному. Например, читая новости о том, что TSMC уже запустила 7 нм, а Intel опять задерживает начало производства 10 нм, стоит помнить о том, что 7 нм TSMC и 10 нм Intel — это на самом деле одни и те же проектные нормы с точки зрения и плотности упаковки, и размеров отдельных транзисторов.

Что дальше? На самом деле, никто не знает. Закон Мура исчерпал себя уже довольно давно, и если десять лет назад ответ на вопрос «что дальше?» можно было найти в отчетах исследовательских центров, то сейчас все чаще слышно о том, что от перспективных разработок приходится отказываться, так как они оказываются чрезмерно сложными во внедрении. Так уже произошло с пластинами диаметром 450 миллиметров, так частично происходит с EUV-литографией (с которой ученые носились лет двадцать), так, видимо, произойдет с транзисторами на графене и углеродных нанотрубках. Еще один технологический прорыв нужен, но пути к нему, как это ни прискорбно, пока не видно. Дошло до того, что новый директор TSMC Марк Лиу назвал наиболее перспективным направлением развития микроэлектронной технологии не уменьшение размеров транзисторов, а 3D-интеграцию. «Настоящая» 3D-интеграция, а не объединение нескольких чипов в одном корпусе действительно будет огромной вехой в развитии микроэлектроники, но вот закон Мура как закон уменьшения размеров транзисторов, кажется, умер окончательно.

Источник