現(xiàn)有技術(shù)能實現(xiàn)1nm工藝？ASML表態(tài)可以！

近日，ASML 在一篇公眾號文章中稱，現(xiàn)有技術(shù)能實現(xiàn) 1nm 工藝，摩爾定律可繼續(xù)生效十年甚至更長時間。

ASML 稱，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，摩爾定律 —— 這一誕生于 1965 年的前瞻推斷，就扮演著如同光一樣的角色，指引芯片制造的每一次創(chuàng)新與突破。在過去的 50 多年里，摩爾定律不斷演進(jìn)。摩爾關(guān)于以最小成本制造復(fù)雜芯片的最初預(yù)測，也在演進(jìn)過程中被轉(zhuǎn)述成各種各樣的表述，現(xiàn)在這個定律最常被表述為半導(dǎo)體芯片可容納的晶體管數(shù)量呈倍數(shù)增長。1975 年，摩爾修正了自己的預(yù)測：晶體管數(shù)量翻倍的時間從最初的一年上升到兩年。

荷蘭ASML公司 (全稱： Advanced Semiconductor Material Lithography，該全稱已經(jīng)不作為公司標(biāo)識使用，公司的注冊標(biāo)識為ASML Holding N.V)，中文名稱為阿斯麥爾(中國大陸)、艾司摩爾(中國臺灣)。這是一家總部設(shè)在荷蘭埃因霍芬(Eindhoven)的全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造商之一，向全球復(fù)雜集成電路生產(chǎn)企業(yè)提供領(lǐng)先的綜合性關(guān)鍵設(shè)備。ASML的股票分別在阿姆斯特丹及紐約上市。

ASML為半導(dǎo)體生產(chǎn)商提供光刻機及相關(guān)服務(wù)，TWINSCAN系列是世界上精度最高，生產(chǎn)效率最高，應(yīng)用最為廣泛的高端光刻機型。全球絕大多數(shù)半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商，都向ASML采購TWINSCAN機型，比如英特爾(Intel)、三星(Samsung)、海力士(Hynix)、臺積電(TSMC)、中芯國際(SMIC)等。

ASML的產(chǎn)品線分為PAS系列、AT系列、XT系列和NXT系列，其中PAS系列現(xiàn)已停產(chǎn);AT系列屬于老型號，多數(shù)已經(jīng)停產(chǎn)。市場上的主力機種是XT系列以及NXT系列，為ArF和KrF激光光源，XT系列是成熟的機型，分為干式和沉浸式兩種，而NXT系列則是主推的高端機型，全部為沉浸式。

除了致力于開發(fā)的TWINSCAN平臺外，ASML還在積極與IMEC, IBM等半導(dǎo)體公司合作，開發(fā)下一代光刻技術(shù)，比如EUV(極紫外線光刻)，用于關(guān)鍵尺度在22納米甚至更低的集成電路制造。ASML已經(jīng)向客戶遞交若干臺EUV機型，用于研發(fā)和實驗。同時，基于傳統(tǒng)TWINSCAN平臺的雙重曝光等新興技術(shù)，也在進(jìn)一步成熟和研發(fā)過程當(dāng)中。2007年末三星(Samsung)宣布成功生產(chǎn)的36納米閃存，基于的便是雙重曝光技術(shù)。市場上提供量產(chǎn)商用的光刻機廠商有三家：ASML、 尼康(Nikon)和佳能(Canon)。 根據(jù)2007年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在中高端光刻機市場，ASML占據(jù)大約60%的市場份額。而最高端市場(例如沉浸式光刻機)，ASML大約占據(jù)80%的市場份額。不過，競爭對手尼康也在奮力追趕，主要優(yōu)勢在于相對較低的價格。

半導(dǎo)體制程已經(jīng)進(jìn)展到了3nm，今年開始試產(chǎn)，明年就將實現(xiàn)量產(chǎn)，之后就將向2nm和1nm進(jìn)發(fā)。相對于2nm，目前的1nm工藝技術(shù)完全處于研發(fā)探索階段，還沒有落地的技術(shù)和產(chǎn)能規(guī)劃，也正是因為如此，使得1nm技術(shù)具有更多的想象和拓展空間，全球的產(chǎn)學(xué)研各界都在進(jìn)行著相關(guān)工藝和材料的研究。

上周，IBM和三星公布了一種在芯片上垂直堆疊晶體管的新設(shè)計，被稱為垂直傳輸場效應(yīng)晶體管 (Vertical Transport Field Effect Transistors，VTFET)。當(dāng)前的處理器和SoC，晶體管平放在硅表面上，然后電流從一側(cè)流向另一側(cè)。相比之下，VTFET彼此垂直，電流垂直流動。該技術(shù)有望突破1nm制程工藝瓶頸。當(dāng)硅基芯片突破1nm之后，量子隧穿效應(yīng)大增，將形成“電子失控”，使芯片失效。這種情況下，替換芯片的硅襯底，也許是芯片進(jìn)一步發(fā)展的可行出路之一。電子可以連續(xù)地從一個門流向下一個門，而不是停留在預(yù)期的邏輯門內(nèi)，這在本質(zhì)上使得晶體管不可能處于關(guān)閉狀態(tài)。由于晶體管由三個端子組成：源極，漏極和柵極。電流從源極流向漏極，并由柵極控制，柵極根據(jù)施加的電壓而進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)斷電流。硅和二硫化鉬(MoS2)都具有晶格結(jié)構(gòu)，但是通過硅的電子有效質(zhì)量比二硫化鉬小。當(dāng)柵極長度為5nm或更長時，硅晶體管可以正常工作。