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0.1nm芯片要来了!台积电新技术曝光:未来将进入埃米时代

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  近几年,半导体技术发展速度非常迅猛,芯片生产工艺在短短几年间,从10nm发展到如今的5nm,未来还将继续向3nm、2nm挺进。4月16日消息,据说台积电已经获得支持,有望在2030年量产1nm以下工艺。

  

  为了协助台积电、日月光等半导体厂商,提前布局12寸晶圆制造利基设备,高雄半导体材料专区将建立南部半导体材料S廊带,用于掌握关键化学品和材料优化参数。简单理解为,高雄半导体材料专区将建立一块专门的区域,用于研发更先进的材料,用来生产1nm以下工艺芯片。

  比纳米更小的长度单位为埃米,1埃米=0.1nm。想要突破1nm极限生产更先进的工艺,那么就需要进入到埃米工艺时代。要知道目前ASML最远规划的光刻机型号EXE:5200,数值孔径为0.55NA,最大限度也仅能服务于1nm工艺。而且,硅片、曝光洁净室也都达到了物理极限,想要将芯片工艺突破到埃米工艺,是非常大的挑战。

  

  去年,台积电实现了5nm工艺量产,今年将会推出改进后的5nm+工艺。3nm工艺则会在2022年开始量产,同时2nm工艺也已经在研发当中,预计最快会在2024年问世。

  2nm工艺之后,继续往前就是1nm工艺了。1nm并不仅仅是数字上的突破,更有可能是目前硅基半导体的终点。意味着当芯片生产工艺来到1nm之后,可能就要面临无法再突破的局面,必须选用全新的材料,才有望生产埃米工艺的芯片。

  那么芯片工艺来到1nm,甚至埃米时代,到底能带来什么变化呢?最明显的,肯定就是芯片性能的提升以及功耗的降低。如果把控好性能与功耗之间的平衡,那么发热情况可能会得到全面改善,有望让手机、电脑等设备在轻薄上更进一步。

  

  但5nm以下的新工艺,每突破一步都是非常困难,首先成本会成倍地增加,其中包括研发成本、光刻机成本等等。其次,就是技术瓶颈限制,去年苹果A14采用了5nm工艺,但带来的性能提升却并没有理论上的那么高,很大原因就是技术水平达不到理想值,也能理解为5nm工艺虚标。

  7nm到5nm都如此艰难,5nm到3nm甚至1nm,过程更是艰难百倍。中国在半导体技术上一直处于落后状态,或许能够在埃米工艺上有创新突破,实现弯道超车也说不定。不过按照正常的技术发展,1nm到来应该还需要5~10年,埃米工艺则会更久,但未来可期。

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