芯片，随着这几年的火热，相信小伙伴们都非常熟悉了。相比较那些泛泛而谈的介绍，今天芯片哥想说一些不一样的内容。

问一个问题，怎么去判断芯片的先进性？

芯片

也许有人会说，芯片哥问的这个问题好奇怪。怎么去判断芯片的先进性？当然是依据芯片的功能啊，这个还需要解释吗？

芯片的功能越多，越强大，芯片就自然而然就越先进啊。举一个很简单的例子就知道了.

华为海思的麒麟芯片9000，肯定是要比高通的骁龙芯片630先进很多。

首先麒麟芯片9000，它是支持5G功能，骁龙芯片630它就不支持。就凭这一点，就可以说明麒麟芯片9000比骁龙630要先进。

其次麒麟芯片9000，它的生产制造工艺采用的是最先进的5纳米，骁龙芯片630呢？则只有14纳米工艺。一个是5纳米，一个是14纳米，你说哪个芯片更先进？

这还需要分析判断吗？当然是麒麟芯片9000啊。

是的，判断芯片是否先进，它的指标有很多。比如刚刚提到的芯片功能和芯片的工艺，除了这些，还有芯片的功耗、芯片的运行速度以及芯片的开发水平等等。

在这些指标中，有一个指标比较特殊，它就是芯片的生产制造工艺。芯片的功能、芯片的功耗和芯片的运行速度，这些指标都是可以通过工程师不断地去改善，去提高。

唯独芯片的生产制造工艺，它是很难实现不断地去提高的。现在芯片的工艺，已经被台积电由原来的14纳米提高到了7纳米，再从7纳米提高到了5纳米。

芯片制造

5纳米，已经是当今最领先的芯片制造工艺。未来呢？未来还有更先进的芯片制造工艺吗？是3纳米还是2纳米？还是多少？

显然，芯片的制造工艺，它是不可能由14纳米、7纳米、5纳米、3纳米、2纳米这样一直小下去的。芯片的制造工艺，它是有物理极限的。

3纳米与2纳米，现在还没有成功量产，只是芯片哥对未来的预测。

芯片哥为什么会这么说呢？为什么说芯片的制造工艺不可能一直小下去呢？为什么它有物理极限呢？两个理由

1）光的频率

2）硅原子

光的频率

芯片的制造，离不开一个关键的设备，光刻机。没有光刻机，所有开发设计的芯片，无论功能有多先进，也无论功耗有多低，它都只能停留在图纸上，无法被生产制造出来。

现在国人为什么那么关注芯片这个话题？还不是因为我们在芯片问题上，被别人卡住脖子了。。是因为我们缺乏芯片的设计能力吗？不是，华为就是很好的例子。

是因为我们缺乏光刻机，尤其是荷兰的ASML光刻机，我们就算是拿着钱去买，荷兰人也不怎么情愿卖给我们，你说气人不？

荷兰ASML光刻机

光刻机从起初的UV光刻机水平，逐步提升到了DUV光刻机水平，再发展到现在的EUV光刻机水平。用中文来描述，UV光刻机就是紫外线光刻机，DUV光刻机就是深紫外线光刻机，EUV光刻机就是极深紫外线光刻机。

对光学稍微有点了解的小伙伴，都很清楚，光的颜色越靠近红色，它的频率越低；越靠近紫色，它的频率就越高。光的速度是一个常数，频率越高，也就是波长越小。

光谱

我们可以发现，EUV光刻机采用的光频率是极深紫外线频率，其对应的波长大约为10~15纳米；DUV光刻机采用的光频率是深紫外线频率，其对应的波长大约为200纳米；UV光刻机采用的光频率是紫外线频率，其对应的波长大约为360纳米。

也就是说，光刻机越先进，需要的光频率越高。

光的频率，它是一个物理客观存在的数值，是很难通过人为的手段去改变提高的。

由于光的频率，现在已经采用了极深紫外线频率，很难再找到更高频率的光线，所以光刻机的水平也很难再被提升。

光刻机技术得不到提升，直接导致芯片的制造工艺就得不到有效地提升，也就是芯片的制造工艺不可能由14纳米、7纳米、5纳米、3纳米、2纳米这样一直小下去，它是有物理极限的。

硅原子

在第三代半导体材料被大规模应用之前，现在市场上主流的芯片，仍是基于硅这个材料研发制造的。

硅，在元素周期表，它的序号是14，硅原子的直径大约为0.22nm.

硅原子

我们都知道，芯片的内部是由数以亿计的晶体管构成的。通过光刻机，将这些数以亿计的晶体管光刻在硅晶圆上，然后通过封装测试，最后才形成一个完整的芯片。

在同一个硅晶圆上，晶体管的数量越多，芯片的功能就越先进。只是在同一个硅晶圆上，晶体管的数量越多，晶体管的体积就会被要求做得越小。

硅晶圆

但晶体管做得再小，总不可能比晶圆的硅原子还小吧。在理论上，这显然是不可能的。

硅原子多大？

芯片哥刚刚列举出了它的数值。硅原子直径大约为0.22纳米。

也就是说，芯片的制造工艺是不可能超过0.22纳米。这个也是它的一个物理极限。

写到最后，小伙伴们是不是很清楚了，因为两个因素

一个是制造芯片需要的光刻机设备。光刻机采用光的频率，它是有物理极限的。光的频率是不可能被要求做到无限高的。

另一个是制造芯片需要的硅材料。芯片内部的晶体管，做得再小，是不可能比硅原子还小的，它是有物理极限的。

因此芯片的制造工艺它是有物理极限的。不可能像之前的那样，由14纳米、7纳米、5纳米、3纳米、2纳米这样一直小下去的，它肯定会停留在某个数值上的，直到无法被我们突破为止。

说道这，肯定有小伙伴问芯片哥，难道芯片的工艺，未来就没有发展了吗？就没有了新的突破了吗？就一直停留在现在的这个5纳米、3纳米水平吗？

这是不对滴。

想要继续在芯片的制造工艺有所突破，无非是改进类似于光刻机这样的设备性能，亦或是在芯片的材料方面去突破。

现在知道为什么中国在大力提倡，发展第三代半导体技术的原因了吧。就是想在芯片方面，突破国外的卡脖子封锁，实现中国在技术上占据更多的全球话语权。

出处：头条号 @见配图水印