positive: "芯片中的纳米意味着什么?<br>纳米是什么米?纳米是用于测量长度的测量单位。1纳米等于一米的十亿分之一,因此,纳米绝对不是用来测量长距离的。相反,它们用于测量极小的物体,例如现代CPU中的原子结构或晶体管,单个纳米比毫米小一百万倍。所以,纳米非常小。<br>芯片中晶体管是什么结构?任何芯片、IC、处理器、内存或GPU都是由大量晶体管的集成制成的。由于此类芯片是在内部集成了大量晶体管制成的,通常将其称为IC(集成电路)。并且根据制造这种芯片组的集成晶体管的数量,将它们分为SSI(小规模集成),LSI(大规模集成)或VLSI(超大规模集成)。晶体管由于集成电路(例如计算机处理器)包含微观组件,因此纳米对于测量其尺寸非常有用。实际上,纳米定义了不同的处理器时代,代表处理器(芯片)制造工艺的不同工艺阶段,这基本上是一种工艺技术,其中包括所涉及的制造工艺(如光刻)和物理参数(如尺寸和厚度)等,其中数字定义了晶体管与CPU中其他组件之间的距离。<br>晶体管实质上由漏极(Drain),源极(Source)和栅极(Gate)组成。在源极和漏极之间有一条使电子(从而电流)流动的路径,称为通道。Gate负责控制通道的宽度。通道越宽,电子在通道中流动的速度越慢,反之亦然。处理器中提到的纳米技术是通道之间平均距离的度量。晶体管越小,源极与漏极之间的距离越小,形成栅极下方的导电沟道所需的电子或空穴的数量就越少。需要较小的输入电压以产生较少的功耗,栅极的最小宽度就是工艺制程中的X纳米。<br>处理器架构——纳米技术:任何芯片,无论是处理器,内存还是GPU,都是通过集成大量晶体管制成的。晶体管只是电子信号的开关,具有两种状态(ON/OFF)。纳米架构是晶体管的大小。尺寸越小,可将更多晶体管嵌入到处理器芯片中,从而增加其计算量。45nm,32nm,28nm,14nm,10nm和7nm基本上是采用新制造技术的晶体管的缩放比例。芯片的长度越短,电流(或信息)可以流过的速度就越快。同样,较短的芯片消耗的电压更少。<br>为什么纳米小一点好?<br>过程节点的大小(以纳米为单位)描述了芯片最小可能元素的大小。可以这样想象:如果芯片的设计是数字图像,则一个""像素""的大小将是处理大小。制程越小,可获得的分辨率越高。制造商可以使晶体管和其他组件更小。这意味着更多的晶体管可以塞满较小的物理空间。<br>在给定的"
negative: 什么是纳米? 纳米是一个长度单位,符号为nm,是nanometer 的缩写。米作为国际单位制基本长度单位,符号为 m,是meter的缩写,1nm=10-9m。 在我们日常生活中经常使用到尺子,一般学生用直尺或者三角板的最小刻度为毫米,符号为mm,是millimeter 的缩写,1nm=10-6mm,更直观的表达就是 1nm=0.000 001mm。 用类比来感知纳米长度 那么1nm到底有多长?用书本中常见的1nm=10-9m 和1nm=10-6mm这种表述方式还是不够形象,因为它太小了。现在我们换一种方式理解纳 米的大小,1nm=10-6mm,即1mm=106nm,即1mm 是1nm的106倍。 如今学校的标准操场的跑道,一圈是 400m,如果我们将 1nm 类比 为上式中的 1mm,那么 1mm 就是 2.5 圈操场的长度。进而,我们可以 想象出 1nm 到底有多长,即如果将绕 400m 操场走 2.5 圈这个距离类比 为 1mm 的话,1nm 就是你手中尺子上 1mm 的大小。 用科学仪器来观测纳米长度 以上我们已经用简单的类比来感知了纳米尺度的大小,那么研究工作 者是怎样更严谨地用科学仪器的方法来表征一种东西是纳米尺度呢?现在人们可以用多种检测手段获得物体微观纳米尺度。这里我们来阐述两种方法:第一种是通过透射电子显微镜来观察纳米尺度;第二种是通过原子力 显微镜来感知纳米尺度,再展现在人们的眼前。 在研究工作中,透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, TEM)之所以能够让人们观察到材料的纳米尺寸大小,是因为其放大倍 数可达几十万倍,好的 TEM 放大倍数可以达到近百万倍。这里我们需要 了解人肉眼的分辨率,即人能够分辨出两个黑点的最小距离。人肉眼观察物体距离为25cm时,正常肉眼的分辨率为0.06mm~0.12mm,平均分辨率为0.09mm,约为0.1mm。当我们把纳米级别的物体放大到我 们肉眼能够观察的地步,我们就可以从科学的角度上说我们看到了所观察 物体的纳米尺度上的微观形貌。 比如一个10nm长的物体,我们将其放大20 万倍,20万倍是TEM能轻松办到的事情,该物体放大后就成了2000000nm,换算成毫米就是2mm。10nm 是我们肉眼无法感知的, 但是经过TEM20万倍的放大之后成了2mm,此时我们能够感知其大小了。而我们的光学显微镜的放大倍数一般是几百倍,最大能达到上千倍,比如光学显微镜放大1000倍,那么10nm 的物体放大1000倍后为10000nm,即0.01mm,前面已经表述了人的肉眼分辨率为0.1mm, 显然光学显微镜无法达到要求,所以在观察纳米微观尺度的时候,人们采用TEM 而不是光学显微镜。 人闭上眼睛通过手来触摸物体,可以感知物体的轮廓。同样原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)也是通过触摸的方式来感知物 体的表面,它靠一个悬臂,悬臂的一端固定,悬臂的另一端有探针,其基本工作原理就是靠探针在物体表面移动,遇到高低起伏,探针与物体表面 的相互作用力会有所变化,进而造成悬臂弯曲,悬臂的弯曲程度转化为光信号,光信号再转化成电信号,进而转化为电脑端输出图像。