【導讀】三星和臺積電這一對冤家近期在半導體制程上你追我趕，進度不相上下。雙方均想憑借先進的技術搶得圓代工中的大部分訂單，戰(zhàn)爭主要爆發(fā)在14與16納米之間。對外行來說，這兩納米的差距似乎并不大，其實不然。這其中的差距在哪？縮小制程面臨著那些難處？又有哪些優(yōu)勢？下面大家就隨小編一起來看看吧。
納米到底有多細微?
在開始之前，要先了解納米究竟是什么意思。在數(shù)學上，納米是0.000000001公尺，但這是個相當差的例子，畢竟我們只看得到小數(shù)點后有很多個零，卻沒有實際的感覺。如果以指甲厚度做比較的話，或許會比較明顯。
用尺規(guī)實際測量的話可以得知指甲的厚度約為0.0001公尺（0.1毫米），也就是說試著把一片指甲的側(cè)面切成10萬條線，每條線就約等同于1納米，由此可略為想像得到1納米是何等的微小了。
知道納米有多小之后，還要理解縮小制程的用意，縮小電晶體的最主要目的，就是可以在更小的晶片中塞入更多的電晶體，讓晶片不會因技術提升而變得更大；其次，可以增加處理器的運算效率；再者，減少體積也可以降低耗電量；最后，晶片體積縮小后，更容易塞入行動裝置中，滿足未來輕薄化的需求。
再回來探究納米制程是什么，以14納米為例，其制程是指在晶片中，線最小可以做到14納米的尺寸，下圖為傳統(tǒng)電晶體的長相，以此作為例子。縮小電晶體的最主要目的就是為了要減少耗電量，然而要縮小哪個部分才能達到這個目的？圖1（a）中的L就是我們期望縮小的部分。藉由縮小閘極長度，電流可以用更短的路徑從Drain端到Source端（有興趣的話可以利用Google以MOSFET搜尋，會有更詳細的解釋）。
此外，電腦是以0和1作運算，要如何以電晶體滿足這個目的呢?做法就是判斷電晶體是否有電流流通。當在Gate端（綠色的方塊）做電壓供給，電流就會從Drain端到Source端，如果沒有供給電壓，電流就不會流動，這樣就可以表示1和0。
尺寸縮小有其物理限制
不過，制程并不能無限制的縮小，當我們將電晶體縮小到20納米左右時，就會遇到量子物理中的問題，讓電晶體有漏電的現(xiàn)象，抵銷縮小L時獲得的效益。作為改善方式，就是導入FinFET（Tri-Gate）這個概念，如右上圖。在Intel以前所做的解釋中，可以知道藉由導入這個技術，能減少因物理現(xiàn)象所導致的漏電現(xiàn)象。
更重要的是，藉由這個方法可以增加Gate端和下層的接觸面積。在傳統(tǒng)的做法中（左上圖），接觸面只有一個平面，但是采用FinFET（Tri-Gate）這個技術后，接觸面將變成立體，可以輕易的增加接觸面積，這樣就可以在保持一樣的接觸面積下讓Source-Drain端變得更小，對縮小尺寸有相當大的幫助。
最后，則是為什么會有人說各大廠進入10納米制程將面臨相當嚴峻的挑戰(zhàn)，主因是1顆原子的大小大約為0.1納米，在10納米的情況下，一條線只有不到100顆原子，在制作上相當困難，而且只要有一個原子的缺陷，像是在制作過程中有原子掉出或是有雜質(zhì)，就會產(chǎn)生不知名的現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的良率。
如果無法想像這個難度，可以做個小實驗。在桌上用100個小珠子排成一個10×10的正方形，并且剪裁一張紙蓋在珠子上，接著用小刷子把旁邊的的珠子刷掉，最后使他形成一個10×5的長方形。這樣就可以知道各大廠所面臨到的困境，以及達成這個目標究竟是多么艱鉅。
隨著技術的成熟，臺積電與三星正在加快14與16納米FinFET的量產(chǎn)進程，兩者勢必會在近期內(nèi)爭奪蘋果iPhone手機芯片的代工，兩家企業(yè)的良性競爭勢必會為消費者們帶來更加省電的同時功能性更佳的產(chǎn)品，希望今后的市場上多一些這樣的良性競爭。
