为什么先进半导体工艺要靠提高密度，而不是增大面积？

shuszhao

面积越大的芯片蚀刻时上面有坏点变成不良片的可能性就越大，实际上大型芯片的不良率远比小芯片高，所以厂商们都想放设法在尽可能小的芯片里堆更多的东西，那只能升级工艺了。
首先呢，厂商是绝对会增加CPU的面积，以Intel现在的处理器为例，四核的Core i3系列核心面积为126mm²，六核的Core i5/i7核心面积为149.6mm²，而高端旗舰X299平台的10核以下（Core i9-7900X以下）产品核心面积为322mm²，18核以下（Core i9-7920X到Core i9-7980X）的产品核心大小为484mm²，服务器用自强白金28核处理器核心面积高达646mm²，大家可以来感受下：

                               
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Core i7-8700K的核心

                               
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Core i9-7900X的核心

                               
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Core i9-7920X的核心
增大核心面积可以简单粗暴的增加CPU的核心数量并加入更多的功能和指令集，然而这也提升了产品成本，应为晶圆的尺寸是固定的，切割出来的芯片越小成本就越低，而且在单位面积出错率固定的情况下，面积越大的芯片蚀刻时上面有坏点变成不良片的可能性就越大，实际上大型芯片的不良率远比小芯片高，所以厂商们都想放设法在尽可能小的芯片里堆更多的东西，那只能升级工艺了。


更先进半导体工艺的优势其一：降低生产成本

基本上所有芯片的生产都要经过7个工序，分别是：硅提纯，切割晶圆，影印，蚀刻，重复、分层，封装，测试，当中蚀刻工序最重要的工作，它是用激光在硅晶圆上面雕刻晶体管的过程，这个过程是由激光来完成的，所用激光的波长就是该技术提升的关键，它影响着在硅晶圆上蚀刻的最小尺寸，也就是线宽。

                               
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Intel不同制程工艺的成本、核心面积
我们常说的多少nm都是指线宽，也就是芯片上的门电路宽度，缩小线宽意味着晶体管可以做得更小、更密集，而且在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶圆，于是成本降低了。


更先进半导体工艺的优势其二：频率更高，电压更低

在缩短芯片内元件间距之后，晶体管间的电容也随之降低，这可以提升晶体管的开关频率，这时整个芯片的工作频率就上去了，这也为什么每升级一次工艺CPU的频率都会明显提升的原因。
另外缩小晶体管的尺寸也会减少它们的内阻，这可以降低它们的导通电压，这代表CPU可以在更低的电压下工作，所以使用新制程的CPU的电压较上一代产品都有所降低，另外CPU的功耗是与工作电压的平方成正比的，工作电压的降低，可使它们的功率也大幅度减小。

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