2nm的“世界芯片大战”，已经打响了？本文来自微信公众号：科工力

本文来自微信公众号：科工力量（ID：guanchacaijing），作者：铁头哥，头图来自：视觉中国
聊完猴子后，铁头一直在关注芯片行业。一方面，是三星会长李在镕去了一趟ASML ，谈的能是采购光刻机的事。另一方面，台积电最近举办了北美技术论坛，公布了不少新工艺。
这两家大厂反应这么大，主要是为了布局未来的2nm制程。如果说以前的90nm ， 28nm ， 14nm属于“性能极大改善”的话。 3nm、2nm追求的就是“性能和功耗的平衡” 。而且由于底层技术难度大，这次带头下场的厂家，可能也不是一个国家、一个企业。
铁头作为一个外行，也斗胆给大家聊聊全球参与的“2nm技术战” 。
一、裤腰带的艺术
很多媒体报道2nm时，都会很简单的搬运厂家的宣传文档：同功耗下我们性能好；同性能下我们功耗低；我们晶体管塞得多，面积大，堆料丰富……
这也难怪，大家买的是手机电脑，不是芯片里的晶体管，知道“性能好还省电”就行。但是铁头觉得设备性能的进步，是技术发展的结果。所以咱就从外行的角度聊一下，芯片制程上去之后，技术是怎么升级的。如有错误，还望海涵。
首先，铁头要问一个问题，为啥最近几年，宣传自己高性能的芯片总是热得烫手？
那我们就得看芯片里面晶体管的结构了，芯片里面的晶体管，是场效应晶体管。有一个源极（Source）、一个漏极（Drain）和一个栅极（Gate）。

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电流从源极到漏极，形成了计算回路。栅极就要控制电流，让电流按照设计完成计算。
铁头想了半天，最后认为栅极就是个裤腰带。人穿衣服出门，衣服可以跟随身体自由活动，但是裤腰带要把裤子限制住，不然就会掉裤子光屁股。栅极的作用更复杂，但是原理差不多。
芯片越做越精密，塞下的晶体管越来越多。地方不够了，栅极就会越变越细。衣服上的裤腰带变细了，就更容易松，就得经常提裤子。放到芯片里，栅极太细，电流也会不听话，有了自己的想法，这就是漏电。
芯片漏出来的电，没有别的地方去，就会变成热量消耗掉。乱上加乱的是，温度越高，漏电电流还会上升。漏电和高温相互“帮忙” ，左脚踩右脚上天。芯片越来越烫，手机就成了暖宝宝。
上个世纪90年代，整个半导体行业都在为发热问题发愁，甚至认为做到25nm就是极限了。
这个时候，有个叫胡正明的华人教授就说：要不然，我们换个裤腰带试试？
他的想法是，把源极和漏极“凸出来” ，让栅极包围住它们俩，增加栅极的接触面积。这就像是把需要自己打结的裤腰带，变成了有弹性的松紧带。 “主动”贴合身体，把裤子“固定住” ，这不就舒服了吗？
这个结构，看起来就是一个大鱼鳍。所以叫“鳍式场效应晶体管” ，也就是FinFET 。有了这个技术，才有了后来的14nm ， 10nm和7nm 。

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不过这个技术，距离新闻里的2nm还差得远。
二、三星VS台积电：光放话不打架
为啥说FinFET没法做2nm呢？因为这个技术5nm的时候就撑不住了。
之前说了，晶体管的栅极需要防漏电。既然防止漏电，理论上应该是各个方向都不放过。但是FinFET是三方围堵，不是四面环绕。芯片做小了之后，栅极也会变细变小，还是很难限制电流。