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更多的晶體管
集成電路超微無鉛錫膏焊料深圳福英達分享：集成電路未來三個主要發(fā)展趨勢
2022-03-02
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錫膏_焊錫膏_超微焊料_助焊膏生產(chǎn)商-深圳福英達是一家集錫膏、錫膠及合金焊粉產(chǎn)、銷、研與服務(wù)于一體的綜合型錫膏供應(yīng)商, 是工信部焊錫粉標(biāo)準(zhǔn)制定主導(dǎo)單位，產(chǎn)品涵蓋超微無鉛印刷錫膏，超微無鉛點膠錫膏，超微無鉛噴印錫膏，超微無鉛針轉(zhuǎn)移錫膏，超微無鉛免洗焊錫膏，超微無鉛水洗錫膏，高溫焊錫膏，中高溫焊錫膏，低溫焊錫膏，6號粉錫膏、7號粉錫膏、8號錫膏、9號粉錫膏、10號粉焊料，低溫超微錫膠，中高溫錫膠，各向異性導(dǎo)電膠，金錫錫膏，金錫錫粉，多次回流錫膏，激光錫膏，微間距助焊膠，高溫?zé)o鉛錫膏，低溫錫鉍銀錫膏，低溫高可靠性錫膏，無鉛焊膏錫鉍銀錫膏/膠，SAC305錫膏，低溫高可靠性錫膏&錫膠，無銀&錫銅錫膏，超微焊粉，Low alpha無鉛焊料，Low alpha高鉛焊料，SMT粉，定制焊料。擁有從合金焊粉到應(yīng)用產(chǎn)品的完整產(chǎn)品線,可制造T2-T10全尺寸超微合金焊粉的電子級封裝材料。
導(dǎo) 讀
盡管所有以指數(shù)定律增長的曲線在物理意義上都是不可持續(xù)的，但摩爾定律也是如此。
然而，人們一直在努力延續(xù)摩爾定律。為什么他們知道自己做不到？這實際上代表了人類的理想主義。這種理想或信念往往使人類超越自己，創(chuàng)造意想不到的技術(shù)和文明。
也許正是人們相信摩爾定律的可持續(xù)性，這促進了50多年來集成電路的快速發(fā)展。當(dāng)摩爾定律首次提出時，我認為摩爾本人不相信它能集成不到芝麻粒大小的1億多個晶體管。
今天，在指甲蓋大小的芯片上，集成晶體管的數(shù)量超過100億，還能再多嗎？答案仍然是肯定的。
然而，隨著芯片特性尺寸的極端（3nm~1nm），集成電路中晶體管尺寸的微縮逐漸接近硅原子的物理極限。1nm的寬度只能容納兩個硅原子晶格（a=0.5nm），即三個硅原子的并排寬度為1nm。
下一步，集成電路技術(shù)將走向何方？您可能會在本文中找到自己的答案。
現(xiàn)代科技的發(fā)展是以集成電路為基石。集成電路發(fā)展的最直接的目標(biāo)就是在單位面積內(nèi)或者單位體積內(nèi)集成更多的晶體管。因此，集成電路的第一個發(fā)展方向就是集成更多的晶體管。
單位面積內(nèi)更多的晶體管
在單位面積內(nèi)集成更多的晶體管
因此，各大Foundry不再以柵極寬度作為晶體管的特征尺寸，其工藝節(jié)點成為一個代名詞，并不和某個特定的寬度相對應(yīng)，但依然是有其物理意義的。主要體現(xiàn)在晶體管面積的縮小，在同樣的面積內(nèi)可集成更多的晶體管。
例如，蘋果A13芯片采用7nm工藝制程，內(nèi)有85億個晶體管，其面積為94.48平方毫米，在1平方毫米可集成8997萬個晶體管：0.8997億/mm^2。蘋果A14芯片采用5nm工藝制程，內(nèi)有118億個晶體管，其面積為88平方毫米，在1平方毫米可集成1.34億個晶體管：1.34億/mm^2
兩者的晶體管平均面積之比為1.49，如果嚴(yán)格按照7:5的比值為1.4，其平方為1.96，可以看出，相對于7納米芯片，5納米芯片做到了理論值的76%。這也是intel一直認為別的Foundry廠家的命名有水分的原因。
從平面晶體管到FinFET到GAA，晶體管的尺寸不斷縮小，結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，就是為了在單位面積內(nèi)集成更多的晶體管。
單位體積內(nèi)更多的晶體管
在單位體積內(nèi)集成更多的晶體管
如何進行晶體管的堆疊呢？
第二種方法目前應(yīng)用如火如荼，通常被稱之為先進封裝技術(shù)（Advanced Packaging）。
不過，現(xiàn)在Foundry廠逐漸不把其作為封裝技術(shù)來看待，而將其視為晶圓制造的一個重要環(huán)節(jié)，例如TSMC，在其產(chǎn)品線種將其定義為3D Fabric。
錫銀銅SAC錫膏 錫銀銅 SACS錫膏 錫鉍銀SnBiAg錫膏 錫鉍銀銻SnBiAgSb錫膏 錫鉍銀SnBiAgX錫膏 錫鉍SnBi錫膏 BiX 錫膏 金錫AuSn錫膏 錫銻SnSb錫膏 含鉛 SnPb錫膏 各向異性導(dǎo)電錫膠 微間距助焊膠
02
擴展硅元素
雖然化合物半導(dǎo)體近來比較熱門，但集成電路中，硅目前還是占據(jù)著絕對的主流位置。因此，芯片制造商一直試圖將化合物半導(dǎo)體應(yīng)用在傳統(tǒng)的硅晶圓上，從而有效利用現(xiàn)有資源并創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。
硅基氮化鎵技術(shù)
全世界現(xiàn)在大概有上萬億美元的投資都是在300毫米硅晶圓設(shè)備、生態(tài)系統(tǒng)上，需要把這些充分利用起來，這樣制造成本才能下降。
新型鐵電體材料
鐵電存儲器可以和傳統(tǒng)的CMOS工藝結(jié)合，用來作為從L1 Cache到DRMA之間的中間層。
03
探尋量子領(lǐng)域
隧道場效應(yīng)晶體管
隧道場效應(yīng)晶體管（TFET-Tunnel Field Effect Transistor），和傳統(tǒng)MOSFET晶體管原理不同，在TFET中源極和漏極摻雜不同。它使用量子力學(xué)隧道效應(yīng)，柵極和源極之間的電壓決定了電荷載流子是否可以“隧穿”通過源極和漏極之間的能量勢壘，以及電流是否可能流動。
根據(jù)量子理論，有些電子縱使明顯缺乏足夠的能量來穿過能量勢壘，它們也能做到這一點，這就是量子隧道效應(yīng)。
在隧道場效應(yīng)晶體管中，兩個小槽被一個能量勢壘分開。在第一個小槽中，一大群電子在靜靜等待著，晶體管沒有被激活，當(dāng)施加電壓時，電子就會通過能量勢壘并且移入第二個小槽內(nèi)，同時激活晶體管。TFET在結(jié)構(gòu)上類似于傳統(tǒng)晶體管，但在開關(guān)方面利用了量子力學(xué)隧道效應(yīng)，既節(jié)能又快捷。
通過減少能量勢壘的幅度，增強并利用量子效應(yīng)將成為可能，因此，電子穿過勢壘所需要的能量會大大減少，晶體管的能耗也會因此而顯著下降。利用量子隧道效應(yīng)研制出的隧道場效應(yīng)晶體管有望將芯片的能耗減少到百分之一（1/100）。
碳納米管場效應(yīng)晶體管
在CNFET中，源極和漏極之間的溝道由碳納米管組成，其直徑僅有1–3 nm, 意味著其作為晶體管的溝道更容易被柵控制。因此, 碳納米管晶體管比傳統(tǒng)硅基晶體管在比例縮減上的潛力會更大。
碳納米管具有超高的室溫載流子遷移率和飽和速度，室溫下，碳納米管中載流子遷移率大約為硅的100倍, 飽和速度大約是硅的4倍。在相同溝道長度下, 載流子遷移率越高，飽和速度越高，速度越快，并能增加能量的利用效率。
碳納米管晶體管具備超低電壓驅(qū)動的潛力，從而在低功耗方面具有巨大優(yōu)勢，在溝道材料的選擇中, 碳納米管溝道同時具備了天然小尺寸、更好的尺寸縮減潛力和低功耗等關(guān)鍵因素。
單原子晶體管
單原子晶體管（Single-Atom Transistor），在這種晶體管中，控制電極移動一個原子，該原子可以連接兩端之間的微小間隙，從而使電流能夠流動。原則上，它的工作原理就像一個有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的繼電器。
在單原子晶體管中，通過源極和柵極之間的電壓移動單個原子，從而關(guān)閉或打開源極和漏極之間的電路。
來源：SiP與先進封裝技術(shù)，深圳福英達整理
深圳市福英達20年以來一直深耕于微電子與半導(dǎo)體封裝材料行業(yè)。致力于為業(yè)界提供先進的焊接材料和技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的個性化解決方案服務(wù)與可靠的焊接材料產(chǎn)品。提供包括COMS封裝錫膏、LED微間距低溫封裝錫膏錫膠、LED微間距中溫高溫封裝錫膏錫膠、LED微間距低溫高強度錫膏錫膠、倒裝芯片封裝焊料、FPC柔性模塊封裝錫膏錫膠、植球/晶圓級植球助焊劑、凸點制作錫膏、PCBA錫膏錫膠、車用功率模塊封裝錫膏錫膠、車載娛樂封裝錫膏錫膠、車用LED封裝焊料、車載MEMS封裝焊料、車載攝像頭封裝焊料、軌道交通用IGBT封裝錫膏錫膠、基帶芯片系統(tǒng)級封裝錫膏錫膠、存儲芯片高可靠封裝錫膏錫膠、射頻功率器件封裝錫膏錫膠、多次回流封裝錫膏錫膠、物聯(lián)網(wǎng)安全芯片封裝焊料、支付芯片系統(tǒng)級封裝焊料、物聯(lián)網(wǎng)身份識別封裝焊料、MEMS微機電系統(tǒng)封裝錫膏錫膠、射頻功率器件錫膏錫膠、芯片封裝錫膏錫膠、攝像頭模組封裝專用錫膠、簡化封裝工藝免洗錫膏/錫膠、高可靠性水洗錫膏、低溫高強度錫膏/錫膠、便于返修的錫膏產(chǎn)品、高性價比錫膏方案、高可靠高溫Au80Sn20焊料、高可靠Low alpha 高鉛封裝焊料、高可靠水洗焊料、醫(yī)療設(shè)備高可靠性封裝錫膏錫膠、醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)級封裝焊料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)激光焊接錫膏錫膠、精密結(jié)構(gòu)低溫封裝焊料解決方案。以及mLED新型顯示各向異性導(dǎo)電膠、mLED新型顯示微間距焊接助焊膠、mLED新型顯示高強度細間距錫膠、mLED新型顯示微間距低溫焊料、mLED新型顯示微間距SAC305錫膏、SMT低溫元器件貼裝錫膠、SMT低溫元器件貼裝錫膏、SMTSAC305系列錫膏、SMT微間距助焊膠、Low α無鉛焊料、SiP水洗錫膏、SiP無鉛無銀焊料、Low α高鉛焊料、MEMS水洗激光錫膏、MEMS低溫高可靠性錫膠、MEMS低溫高可靠錫膏、MEMS多次回流焊料、MEMSAu80Sn20金錫焊膏、功率器件高鉛焊料、功率器件水洗錫膏、功率器件無鉛錫膏、功率器件Au80Sn20金錫錫膏解決方案。
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