How big is 電晶體閘極?

電晶體閘極是電晶體中控制其開關的部件，做法是控制電子在另外兩個部件——源極與汲極——之間的流動。在被稱為「5奈米」世代的晶片中，每個閘極沿著源極到汲極的路徑量測，長度為18至20奈米。一奈米是一公尺的十億分之一。這個世代名稱並不是閘極的實際量測值。

大小

閘極的長度，是電晶體源極與汲極之間的間隙，閘極就架在這個間隙上方。以往，閘極越短，電晶體切換速度就越快。晶片製造商對世代命名方式並無共識。由工程組織IEEE發布的《元件與系統國際發展路線圖》（IRDS）會預測整個產業的典型尺寸。

IRDS列出了自2020年起量產的「5奈米」世代：速度最快的電路，閘極長18奈米；密度最高的電路，閘極長20奈米。相鄰閘極之間相距48奈米。這些電晶體建構在寬7奈米、高50奈米的矽薄鰭片上。這些尺寸沒有一項小到5奈米。

較新的世代閘極更短。IRDS指出，2022年的「3奈米」世代閘極長16至18奈米，2025年的「2奈米」世代則為14奈米。它預期閘極長度會在大約12奈米時停止縮小。

大小比較

18奈米長的閘極，長度大約等於豬環狀病毒的寬度，而這種病毒是截至2026年已知最小的病毒之一。
相鄰閘極相距48奈米，比一顆B型肝炎病毒的寬度稍微多一點。
一奈米大約只等於五個矽原子排列的寬度，因此18奈米長的閘極大約橫跨90個矽原子。
大約4000至5600個閘極首尾相接排列，就能跨越一根人類頭髮的寬度，頭髮寬度約為8萬至10萬奈米。
如果放大一千萬倍，每個閘極的長度會變成18至20公分，人類頭髮的寬度則會變成800至1000公尺。

晶片名稱為何不再吻合實際尺寸

直到1990年代中期，晶片世代的名稱一直就是其閘極長度。晶片金屬導線的間距——量測方式是相鄰兩條導線間距離的一半——當時也大致是同一個數字。後來，晶片製造商開始讓閘極縮小的速度超過其他所有尺寸，卻仍沿用舊有的命名方式。

「130奈米」世代的電晶體，閘極長70奈米。2011年，英特爾在其「22奈米」世代改用鰭狀電晶體時，閘極長度為26奈米。

帕歐羅・加吉尼（Paolo Gargini）在2020年告訴IEEE Spectrum，當時世代編號「已經完全沒有意義」。加吉尼曾主導IRDS前身的預測報告——國際半導體技術路線圖（ITRS）。如今IRDS會為世代名稱加上引號，並提議改以閘極間距與導線間距來命名：例如「5奈米」世代將被稱為G48M36。