Википедист (автор, редактор) с 2008. Интересы широкие - мироустройство - физика, история... · 4 мар 2022
Сегодняшние названия технологий - 14nm, 7nm, 5 nm, перспективные 3nm и 2 nm - не имеют НИКАКОГО отношения ни к одному из физических размеров транзистора.
Это маркетинг. И у некоторых производителей чипов разные цифры техпроцесса, включающие в себя nm ("нанометры") могут отличаться только обновлённой библиотекой элементов. Но такого же размера.
Раньше таким числом (600 nm и т.п.) действительно обозначалась ширина затвора КМОП-транзистора. Сейчас - чисто маркетинг, как когда то AMD добавлял к своим процессорам числа, похожие на тактовую частоту, но заметно выше реальной.
Ширина затвора современных КМОП (FinFET) транзисторов порядка 50 нанометров, это 500 ангстрем - в таком размере разместится (в длинну, цепочкой) порядка 100 атомов кремния. Но это только канал затвора, а есть ещё исток и сток, которые имеют размеры не меньше ширины канала) плюс технологический объём создания p-n областей, . Т.е. в объёме 7nm-транзистора находятся десятки миллионов атомов, как минимум. А никак не один или несколько атомов. Но это - а) теоретически и б) без "служебного пространства" - расстояний между транзисторами, их технологического объёма, проводников и т.п.
Давайте оценим реальный объём, приходящийся в среднем на 1 транзистор в атомах кремния (наличие алюминия, оксида кремния и т.п. сочтём погрешностью меньшего порядка, чем общая оценка):
- интеграция "5nm" транзистора - 134 миллиона транзисторов на 1 квадратный миллиметр. 1 мм2 = 10^18 нм2, в одном нм2 ~4 атома кремния (по площади), Итого, получается ~3*10^10 атомов кремния только по площади. Плюс глубина - не менее 2-3 порядков. Итого десятки-сотни тысяч миллиардов атомов чипа в среднем приходится на 1 современный транзистор.
Но это действительно фантастически маленькие размеры!!
И отчасти ответом на ваш вопрос является тот факт, что транзисторы по этим современным технологиям делают уже не плоскими как раньше, а объёмными (трёхмерными) - см. FinFET (хотя это те же полевые транзисторы - FET, собственно).
На картинке ниже, слева - MOSFET транзистор (КМОП) - старая, "классическая" технология КМОП, справа - FinFET - "плавниковый" (от слова "плавник" (fin) ) полевой (FET) транзистор - современная технология (всякие "14 nm", "7 nm", "5 nm" и т.д.)
