20纳米芯片和7纳米芯片到底有啥区别？

20nm与7nm芯片的最大区别就在于制程工艺上的差异，而这也是目前我国半导体行业面临的挑战。

摩尔定律下半导体行业的发展

摩尔定律一直以来被认为是促进当前半导体行业不断发展的“金标准”，但是迫于目前达到的物理极限，摩尔定律也即将走到尽头。在1965年的时候，英特尔的创始人戈登摩尔就提出了著名的摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目，每隔18-24个月就会增加一倍，性能也会提升一倍。这里所阐述的正式当前半导体行业的发展趋势，在1995年开始，最早的芯片制程工艺从500nm开始，一路突破350nm、250nm、180nm、150nm、130nm、90nm、65nm、35nm、32nm、28nm、22nm、14nm、10nm以及目前正在使用的7nm和下半年即将投入量产的5nm。采用5nm制程工艺的包括麒麟1020处理器、苹果A14以及高通骁龙875。

按照摩尔定律，未来在单位面积上需要容纳的晶体管数量会更多，但是这是如何实现的呢？这就需要我们来操纵芯片的纳米数，也就是问题中提到的20nm或者7nm等。

决定芯片大小的关键因素—栅极大小

在芯片中，芯片的逻辑电路是由成千上万个晶体管组成的，而在如今7nm的制程工艺中，比如去年华为发布的麒麟990处理器晶体管首次突破100亿达到103亿，而在未来5nm的应用下，处理器上集成的晶体管都在100亿以上的规模。

在晶体管上分别有以下几个部分，分别是源级（source）、漏级（drain）以及栅极（gate），而我们经常所说的7nm、20nm指的就是晶体管中栅极的大小，它的距离越小，我们能够在相同体积的硅片上放入更多的晶体管，从而实现更高的处理性能；同时，再加上晶体管元器件之间距离缩短以后，晶体管之间的电容也会更低，从而提升整个处理器的主频。

在未来，芯片的制程工艺会变得更加低，目前已经实现的已经达到了5nm的制程工艺，未来可能会出现3nm甚至是1nm的制程，但是需要注意的是，制程工艺越来越低会伴随着芯片制作难度的越来越高，已经接近物理原子的极限（一个原子的大小在0.1nm左右），在目前10nm的情况下，一条线上的排列的原子仅仅只有100个，而任何一个原子的不合格都将会出现不可预测的物理现象，影响产品的良品率。