減小特征尺寸和隨之可以逐漸增加的電路集成密度有幾個好處。在電路性能水平上，有一個顯著的優(yōu)點就是可以增加電路運行速度。更少的電流流動距離和單個設備占用更少的空間，電子信息可以在更短的時間內輸入和輸出芯片。任何等待個人電腦執(zhí)行簡單操作的人都能體會到更快的性能帶來的效果，這樣明顯會帶來生產力的提升。

這些相同尺寸下集成更多的晶體管導致芯片或電路需要更少的功率來運行。運行ENIAC所需的小型發(fā)電站已經可以被僅僅依靠一組電池運行的功能強大的筆記本電腦完全取代了。

芯片密度的進步

從SSI水平到ULSI芯片推動了電路向更大的芯片尺寸邁進。分立和SSI芯片的平均邊長約為100密耳(0.1英寸)。ULSI芯片的尺寸具體在每邊500至1000密耳(0.5至1.0英寸)，或更大的范圍內。集成電路是在稱為晶圓片的硅(或其他半導體材料，見后續(xù)的逐步介紹)薄板上制造的。

在圓形晶圓片上放置方形或矩形晶圓片，在邊緣周圍留下不可用的區(qū)域(見下圖)。隨著芯片尺寸的增加，這些不可用區(qū)域會變得越來越大(下圖所示)。為了彌補可用硅的損失，整個行業(yè)都在追求更大的晶圓。隨著芯片尺寸的增加，20世紀60年代直徑1英寸的晶圓已經讓位于200和300毫米(8英寸和12英寸)的晶圓。這樣直接帶來的好處就是生產效率提高了好幾倍，因為圓的面積隨著半徑的數(shù)學平方而增加。因此，晶圓直徑從6倍增加到12倍，可用于芯片制造的面積增加了四倍。

目前推出直徑450毫米(18英寸)晶圓的具體年份是在2012年。盡管經濟再次衰退，但450毫米晶圓已經上市，英特爾、臺積電和三星宣布計劃建立新的晶圓制造生產工廠(晶圓廠)。成本一直是加工更大晶圓的主要障礙。一般來說，簡單地擴大300毫米生產線在技術上是不可能的，因為之前的加工工藝完全不滿足相應的需要，因此，新的晶圓廠設施是必要的，但這些新設施不是之前所說的供應商設計，測試，并建立擴大產能的工藝工具。

這些產能提升既昂貴又費時。但具有更高效的生產、產量和先進電路集成度所帶來的實際優(yōu)越性推動了行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。費用因素也導致了小直徑晶圓生產線的保留。對于那些在工廠里生產的老舊生產線來說，沒有什么經濟上的動力去遷移到更大的晶圓廠。事實上，150毫米(5.9英寸又名6英寸)晶圓和200毫米晶圓仍在使用。

降低缺陷密度

隨著特征尺寸的減小，在芯片上(以及在制造過程中)減少缺陷密度和缺陷尺寸的需求變得至關重要。在100 μm大小的晶體管上，1 μm的污垢可能不是問題。在1 μm尺寸上的晶體管中，它成為一個致命缺陷，可以使組件無法操作(下圖所示)。污染控制程序已成為微芯片制造成功的必要條件(見后續(xù)介紹)。

審核編輯：劉清