我們現(xiàn)在使用的半導(dǎo)體大部分是硅基電路,問世已經(jīng)60年了,多年來都是按照摩爾定律2年一次微縮的規(guī)律發(fā)展,但它終究是有極限的。臺(tái)積電在突破5nm、3nm及未來的2nm之后,下一步就要進(jìn)軍1nm工藝了。 根據(jù)臺(tái)積電的規(guī)劃,今年會(huì)量產(chǎn)5nm工藝,2022年則會(huì)量產(chǎn)3nm工藝,2nm工藝已經(jīng)在研發(fā)中了,預(yù)計(jì)會(huì)在2024年問世。 2nm之后呢?臺(tái)積電在日前的股東大會(huì)上也表態(tài),正在研究2nm以下的工藝,正在一步步逼近1nm工藝。 1nm工藝不僅僅是這個(gè)數(shù)字看上重要,它還有更深的含義——1nm級(jí)別的工藝有可能是硅基半導(dǎo)體的終結(jié),再往下走就需要換材料了,比如納米片、碳納米管等等,2017年IBM領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)就成功使用碳納米管制造出了1nm晶體管。 硅基半導(dǎo)體工藝的極限其實(shí)一直在突破,之前的說法中,10nm、7nm、5nm、3nm甚至2nm都被當(dāng)做過硅基工藝的極限,現(xiàn)在來看還是一步步被突破了,如果不考慮臺(tái)積電、三星在工藝命名上的營銷套路的話。
在2019年的Hotchips會(huì)議上,臺(tái)積電研發(fā)負(fù)責(zé)人、技術(shù)研究副總經(jīng)理黃漢森(Philip Wong)在演講中就談到過半導(dǎo)體工藝極限的問題,他認(rèn)為到了2050年,晶體管來到氫原子尺度,即0.1nm。 關(guān)于未來的技術(shù)路線,黃漢森認(rèn)為像碳納米管(1.2nm尺度)、二維層狀材料等可以將晶體管變得更快、更迷你;同時(shí),相變內(nèi)存(PRAM)、旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取內(nèi)存(STT-RAM)等會(huì)直接和處理器封裝在一起,縮小體積,加快數(shù)據(jù)傳遞速度;此外還有3D堆疊封裝技術(shù) ———— / END / ————
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