手机处理器的“制程”究竟是什么？

以下内容来自三易生活

放眼今年的手机市场，对于业界技术稍有了解的朋友会发现，今年在智能手机主控方面会出现罕见的“四代同堂”局面：具体来说，就是会有28nm、20nm、14/16nm和10nm四代不同制程同时在售！

问题就来了：到底什么是“制程”，这些数字的实际意义是什么，大家知道么？

要解答制程的意义，首先就要知道，现代的半导体芯片，都是如何制造出来的。在这里，笔者借用了Intel为32nm制程发布的一份宣传文档——目前我们看到的汉化版本还是65nm时代的老版本，这一份显然内容更新更有参考价值。

所有的原点都来自于一捧沙子，天然的沙子本身就已经纯度很高的二氧化硅矿物质，将其融化、去除杂质之后，冶炼出直径300mm、重100kg、纯度达到99.9999%的单晶硅晶体。之后，用切割机将柱状晶体切成薄片，就得到了用于进一步加工的晶圆。

之后，通过高能加速器将金属离子“轰击”到硅片表面，形成一层掺杂的半导体层，这就是离子注入；再通过电镀工艺覆盖上一层Hi-K（高介电常数）金属，此时，整个半导体的源极与漏极其实已经成型，之后就等待进行光刻。

在晶圆表面涂抹上光刻胶，然后通过光刻机，以类似于相机底片曝光的方式，将设计好的电路“投影”在光刻胶表面。被照射到的光刻胶会变得易溶，用化学药剂洗掉之后，顺带也溶解掉了没被光刻胶保护的金属层，露出成型的栅极（也叫门级）——至此，一个晶体管其实就已经完全成型了。

之后，再通过电镀将铜覆盖在栅极、源极和漏极表面，形成晶体管的三个导电触点，并进一步完成不同晶体管之间的铜(导线)互连层——这时候，一个CPU的电路部分其实已经制造完毕。

最后，对每一个核心进行质量检测，并将它们从一大块晶圆上切割开来，去除那些不合格的个体，根据体质决定运行频率、封装到PCB底板上(台式机的CPU还会加上保护盖)，就成为了我们看到的CPU的样子。

那么，到底“xx纳米工艺”是发生在哪一步呢？其实，制成指的是晶体管中，源极和漏极之间的距离。

当一个半导体晶体管工作时，通过给栅极通电，原本处于绝缘状态的硅会变得可导通，此时，电流（电子）单向地从源极流向漏极，而两者之间的距离（沟道长度）就是我们平时所说的“制程数字”。

对于像现代半导体晶体管这么小的电路结构来说，制程越先进，电子从一极到另一极所流经的距离就越短，晶体管反应就越迅速；同时，晶体管的整体体积也越小，意味着在同样大小的面积内可以集成更多电路，做出更复杂的高性能设计……这就是先进制程能够提高性能的基本原理所在。

当然，无论是对于晶圆更高纯度的要求还是必须使用更复杂、更贵的光刻机，都意味着新时代的旗舰芯片不得不卖的更贵、而且出货量还必须更大才能赚钱。根据一般的业界共识，10nm制程时代的手机SoC，如果出货量达不到5000万片，则必然亏损——高通、苹果、三星大抵上都没有问题，但是联发科。。

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