CPU纳米极限

发布网友发布时间：2022-11-29 08:46

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热心网友时间：2023-07-04 13:39

在经典力学里，粒子会被牢牢地束缚于原子核内，因为粒子需要超强的能量才能逃出原子核的位势。经典力学无法解释阿尔法衰变。在量子力学里，粒子不需要具有比位势还强劲的能量，才能逃出原子核的束缚；粒子可以概率性的穿越过原子核的位势，从而逃出原子核的束缚。伽莫夫想出原子核的位势模型，其为吸引性核位势与排斥性库仑位势共同形成。借着这模型，他用薛定谔方程推导出进行阿尔法衰变的放射性粒子的半衰期与能量的关系方程，即盖革-努塔尔定律。

晶体管图：

cpu的制程工艺，从14nm起，进展变得非常缓慢，摩尔定律已经失效了。

因为电子隧道效应的存在，公认的晶体管制程极限是5nm。

根据量子力学计算，硅芯片中线宽低于10nm左右的时候，

因此目前预计可能的线宽极限是1~10nm，不会低于一纳米。

芯片商最关心的可能就是成本问题了，“摩尔定律的终结不是技术问题，而是经济问题。” 鲍特姆斯说，包括英特尔在内的一些公司，依然试图在达到量子效应之前继续缩小元件体积，但是，产品缩得越小，成本越高。

每次产品体积缩小一半，生产商就需要全新的更准确的影印石版机器。如今，建立一条全新的生产线往往需要投入几十亿美元，这个成本仅有少数几家厂商可以承受。而由移动设备带来的市场碎片化，使得筹集这样的资金更加困难。“一旦下一代的每晶体管成本超过现有的成本，产品更新就会停止。”很多业内人士认为，半导体行业已经非常接近这个“产品更新停止”的阶段。

IBM与合作伙伴成功研制出7纳米的测试芯片，延续了摩尔定律，突破了半导体产业的瓶颈。对于IBM而言，7纳米制程技术的后续发展将会影响旗下Power系列处理器的规划蓝图。

据The Platform网站报导，7纳米制程芯片背后结合了许多尚未经过量产测试的新技术，IBM与GlobalFoundries、三星电子（Samsung Electronics）等合作伙伴，对何时能实际以7纳米制程制作处理器与其他芯片并未提出时程表。

IBM这次利用矽锗（silicon germanium）制造一部分的电晶体，因而能减少提升电路表现时进行快速切换的耗电量，而电路都是以极紫外线（Extreme UltraViolet；EUV）光刻技术蚀刻。

IBM研究表示，目前最先进的技术能够制造10纳米芯片，但是利用矽锗制作电晶体通道和EUV光刻，能够缩小电晶体尺寸的一半，同时还能够提升50%的电路电力效率。然而，EUV对于震动特别敏感，制作过程非常精密，因此要量产将有难度，价格也会十分高昂。

7纳米制程可使指甲大小的服务器芯片容纳200亿个电晶体

纳米是什么概念？

1纳米等于十亿分之一米

1米（m）=100厘米（cm）；

1厘米（cm）=10-2m =10毫米（mm）；

1毫米（mm）=10-3m =1000微米（um）；

1微米（um）=10-6m=1000纳米（nm）；

1纳米=10-9m。【病毒大小约100纳米】

氢原子的直径为0.1纳米（1纳米=1m-9米）

硅原子大小半径为110皮米，也就是0.11纳米，直径0.22nm

水分子的直径为0.3nm = 3 x 10^(-10)m

DNA分子直径10nm

病毒大小约20-300nm之间，约300nm的属于较大（但不是最大）的病毒、小儿麻痹之病毒约28nm，属于较小（但不是最小）的病毒

细菌的直径也有2,000nm， 2微米，0.5～5微米

一般细胞大小直径约为10-20微米

小孩子的头发的直径大概就在0.04毫米左右，40微米，40000nm

*的头发的直径大概就在0.07毫米左右，70微米, 70000nm

粗硬的头发的直径是90微米以上,中性的头发的直径是60到90微米以上,细软的头发的直径是60微米以下

水熊虫，初生的时候只有50微米。而最大的只达1.4毫米。

人的大脑有800～1000亿个神经元细胞，人体总共大约有3万亿个细胞，3.9万亿个细菌

纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应:

表面效应

小尺寸效应

宏观量子隧道效应