[数码] 如何评价网传 ASML「掀老底」称 3nm 芯片实际为 23nm，1nm 芯片是 18nm？

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[数码]如何评价网传 ASML「掀老底」称 3nm 芯片实际为 23nm，1nm 芯片是 18nm？

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[图片] 近日，ASML在公布自己的EUV光刻机路线图时，更是将各大晶圆厂的老底掀开了，ASML的PPT，非常清楚的指出了各大晶圆工艺，对应的金属半节…

我想起来了一个很多年前的新闻。

台积电对此的回应是，其实从350nm开始，工艺中的数字就已经不代表物理尺度了,其实也算是承认7nm工艺并非真的7nm。7nm或者N7只是行业标准话术而已，后续的5nm或者N5也是如此。

另外我也给一个2017年的文献吧。

在微米时代，一般这个技术节点的数字越小，晶体管的尺寸也越小，沟道长度也就越小。但是在22 nm 节点之后,晶体管的实际尺寸,或者说沟道的实际长度,是长于这个数字的。比方说,英特尔的 14 nm 的晶体管，沟道长度其实是20 nm左右。
对于从业者来说，工艺名称（工艺代号）≠物理尺寸应该是常识。
对于芯片领域的媒体人，他们好多人也知道这个事，并且也写了很多相关的科普文章。
可能会有一些专业知识不太丰富的媒体人会把这个当成“大瓜”吧。可能会误以为ASML爆料了什么行业内的惊人黑幕。
（说实话，发新闻之前哪怕查查知乎都不至于出现这种理解）
知乎上关于“5nm工艺不是物理上的5nm 7nm工艺不是物理上的7nm”这类讨论已经很多了。

这不是众所周知的吗！28纳米以下，就不在是物理意义上纳米数了，是结构优化后的等效密度，所谓的7纳米5纳米3纳米就是个命名方式而已，台积电开的好头！

看了跟多网友的回答，很受启发，更新一个例子来更好的说明这个问题：
我们都知道汽车发动机有自然吸气和涡轮增压，而在相同排气量的条件下涡轮增压发动机的马力会大于自然吸气的。比如1.5T 的车子马力堪比2.0L（升）自然吸气的车子。也就是说1.5T \approx 2.0L
半导体领域也遇到了这样的事情，当发动机排量无法无止境增加的时候，涡轮增压营运而生，在半导体芯片领域，当传统平面型晶体管性能无法提升的时候，鳍式效应晶体管FinFET 应运而生，可以继续提升芯片性能，但是他的尺寸就像汽车发动机的排量一样并没有显著增加。但是呢，芯片厂家并没有像汽车厂家那样去按照新方式去命名，还沿用了类似自然吸气一样的L来命名。这个L（升）就可以对应上芯片名称中的纳米 nm 给人以晶体管尺寸真的缩小了一样。也就是7 nm Fin FET \approx 57 nm Planer FET。
而且，类似于采用Fin FET结构一样可以增加芯片性能的手段还有一些，比如GAA FET 和CFET，之后可能会出现 2 nm GAA FET\approx40 nm Planer FET（类似于3.0T \approx5.0L）/ 1.8 nm CFET \approx30 nm planer （4.0T \approx 8.0L）之类的情况出现。并不是晶体管真的1.8 nm这么小，而是添加了黑科技。
下面是原答案：
首先还是很开心见到很多不是从事半导体芯片制造的人在关注这个领域，给我们这些硅农带来一些网络上的热度。
但是还是希望大家能够有一些敬畏之心，发表言论之前去学习一个。不要总想着用一些夸张的形容词搞个大新闻，too young too simple, some times naive.
其实从 1997 年起，“工艺节点”的命名纯粹出于宣传目的（或者好记），与集成电路的尺寸无关，就已经不采用以channel length或者gate pitch这一物理结构尺度来命名的制程工艺节点，因为代表着芯片性能的最主要参数晶体管密度以及能效的提升都不随着channel以及gate 的物理结构尺度的明显缩小。就像占地面积并不能平等地衡量平房和楼房的实用面积一样。之所以还采用越来越小的数字来给节点命名，是为了延续平面型晶体管时代的传统，按照摩尔定律，每更新一代，晶体管密度提升一倍。或者也就是一些外行所谓的“等效尺寸”。举例来说：TSMC N16 这个节点的gate pitch 88 nm ，晶体管密度只有33 MTr/mm2，然而，TSMC N7这个节点虽然gate ptich 只从N16的88 nm缩小到57 nm, 但是他的晶体管密度却可以达到110 MTr/mm2, 差不多翻了两番。按照摩尔定律，那他的等效特征尺寸按照边长缩小0.7面积缩小一半，也应该是16*0.7^2 约等于7，取名N7 没毛病。从下图也可以看出来，喊了20年摩尔定律已死的“大新闻”其实也是假的。在浸润式光刻机和极紫外光刻机的帮助下，晶体管密度在近几年还是在按照摩尔老先生的预言在进行的。而在芯片中，最小的物理尺寸往往不在具体运算数据的晶体管结构上，所以也不是所有的结构都需要EUV光刻机来定义尺寸。而在第一层金属连线也就是Matel 0 layer上，他的pitch 要小得多，业内称为Minimum matel pitch MMP。 MMP可能是芯片上最小的尺寸，也是最先需要EUV的关键层。

如果说非要只能以芯片的特征参数来给制程节点命名，那你叫TSMC N7 为N110 也没问题，只是太长了，不便于传播，而且芯片内部有多种单元，有高密度晶体管，也有低密度晶体管，也不是处处都有110 MTr/mm2 这样的高密度，由于 SRAM 结构和对Vt 和Idsat 的敏感特性，导致SRAM区域的面积就已经出现了停滞不前的现象，如下图所示。这样从侧面说明了最近几年芯片制程的进步在体感上，没有之前那么明显。

而为了进一步去提升无论是logic region 或者是SRAM region的密度，制程工程师们也有别的武器库来延续摩尔定律。与以往采用微缩工艺去提升密度的方法不同，这次类似于从平面型晶体管转向FinFET 鳍式晶体管的过程。明年三大芯片先进工艺厂 TSMC Samsung Intel 都将转向新的晶体管结构GAAFET，环绕栅极场效应晶体管以及背部供电技术。这也是美国近日来拟禁止对大陆传授的技术。
可见，我们不但卡在了转向EUV的节点，而对手也并非停滞不前，已经来到的下一个big node。

其实这不叫「掀老底」，本就是共识。有人还在问 5nm，2nm 这种突破物理极限的事情怎么做出来的。实际大家都知道，5nm制程物理尺寸远远大于5nm，2nm制程物理尺寸也远远大于2nm。根本还没有达到逼近物理极限一说。
intel当年所谓的14nm++++++也远大于14nm，无论是所谓的真intel10nm（intel7）还是所谓假intel10工艺，都远远大于10nm。所以这个真假完全没意义，跟着行业老大台积电一起等效标注就行了。
反正大家都是按照实际的晶体管密度「等效」标注的制程。纠结这个干嘛呢。
实际上，这种「行业惯例造成的虚标」太常见了，比如相机的焦距也是个典型的例子。
现在手机的相机焦距，其实只有3mm，5mm，7mm，9mm等等这种毫米级档次。但是，他们对外标注的却会说自己是 28mm广角，35mm中焦，70mm长焦，这焦距已经达到厘米级，显然对于手机来说并不可能，甚至更离谱的有说 200mm 以上超长焦，这对手机镜头来说根本不可能做到。——但他们会有一个话术，说「我家手机的4mm焦距镜头跟人家单反的 28mm 广角在视角上是等价的！」
然而，就算你视角真的等价，焦距是焦距啊，光学镜头的焦距是客观存在的物理属性，4mm就是4mm，怎么就能说成是28mm呢？焦距这东西本就不是用来表示视角的东西，而是实实在在的镜片的光学参数，怎么能因为视角等价而虚标焦距？
如果有人质疑台积电的制程虚标，那么，我觉得你还不如去质疑手机产商的摄像头焦距虚标。这两者的虚标，性质非常接近。
毕竟，手机人人都有，相机人人都用，但光刻机是大多数人都用不着的东西。。。

20年前这就是行业内的常识了，没想到还能蹭一波流量嘿嘿
下面这张图是各个节点，各家实际上的沟道长度。从2005年左右65nm节点，35nm沟长之后，变化就很小了，和节点名字已经无关了

因为在半导体技术的早期，只要把单个晶体管的面积做小，就可以放更多的晶体管。就好像一个小区想住更多人，可以直接把卧室做的更小。小区房间28平的香港，就是比90平的内蒙古，能住更多人。
(稍微硬核一下：这种微缩叫Dennard Scaling)
后来卧室已经很小了到20平了，但还是想让小区住更多的人。
于是大家开始想其他办法: 我可以把客厅也做小，把公摊做小，把楼栋间距缩小，把平房改成楼房，甚至卧室里面放上下床。
这时候卧室大小和小区住多少人就没关系了。但是出于习惯，大家还是说我这个小区的卧室等效5平米，等效3平米，等效1.6平米。
他的卧室面积确实没这么小，但是他能住的人确实更多。

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