硅芯片的物理極限解決！臺(tái)積電1nm要來了？

前不久，IBM公布了2nm技術(shù)路線，讓人倍感振奮。雖然摩爾定律速度放緩，但硅晶片微縮的前景依然廣闊。不過，2nm之后就是1.5nm、1nm，硅片觸及物理極限。

不過，IBM的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)只維持了短短幾天，全球代工巨頭臺(tái)積電便官宣了最新的研發(fā)進(jìn)展。據(jù)悉，臺(tái)積電已經(jīng)和美國(guó)麻省理工學(xué)院等合作研發(fā)出一種新型半導(dǎo)體材料——半金屬鉍，這種材料可以幫助臺(tái)積電實(shí)現(xiàn)1nm及以下工藝制程。

眾所周知，硅一直是半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的主流材料，但隨著硅材料物理極限的逼近，工藝制程、芯片性能等都很難再往前推進(jìn)。

因此，找到硅的替代材料一直是業(yè)界所希望取得的而突破，目前來看，臺(tái)積電再次走在了行業(yè)前列。據(jù)悉，半金屬鉍可以最大幅度降低電阻，提高電流傳輸速度，有助于突破摩爾定律的極限。

與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手三星、英特爾相比，臺(tái)積電的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)無疑將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大。按照臺(tái)積電的說法，其3nm工藝將在今年年底進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)。

但也有供應(yīng)鏈消息傳出，臺(tái)積電3nm工藝進(jìn)展順利，試產(chǎn)進(jìn)度也比原計(jì)劃提前，且臺(tái)積電正在考慮赴美建設(shè)3nm芯片工廠，耗資超1600億人民幣。

日前，臺(tái)大、臺(tái)積電和麻省理工共同發(fā)布研究成果，首度提出利用半金屬Bi作為二維材料的接觸電極。它可以大幅降降低電阻并提高電流，使其效能媲美硅材料，有助于半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)對(duì)未來1納米世代的挑戰(zhàn)。

論文中寫道，目前硅基半導(dǎo)體已經(jīng)推進(jìn)到5nm和3nm，單位面積容納的晶體管數(shù)量逼近硅材料物理極限，效能無法逐年顯著提升。此前，二維材料被業(yè)內(nèi)寄予厚望，卻始終掣肘于高電阻、低電流等問題。

此次三方合作中，麻省理工是半金屬鉍電極發(fā)現(xiàn)者，臺(tái)積電將鉍(Bi)沉積制程進(jìn)行優(yōu)化，臺(tái)大團(tuán)隊(duì)運(yùn)用氦離子束微影系統(tǒng)(Helium-ion beam lithography)將元件通道成功縮小至納米尺寸，終于大功告成，耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)一年半的時(shí)間。

4月下旬的時(shí)候臺(tái)積電更新了其制程工藝路線圖，稱其4納米工藝芯片將在2021年底進(jìn)入“風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)”階段，并于2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);3納米產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2022年下半年投產(chǎn)， 2納米工藝正在開發(fā)中。

大家也知道，目前全球最先進(jìn)的芯片制程工藝是5nm，三星和臺(tái)積電都能做到量產(chǎn)，但和臺(tái)積電相比，三星在良品率上稍稍遜色。

值得一提的是，在3nm芯片和2nm芯片方面，臺(tái)積電也是占優(yōu)的。據(jù)了解，臺(tái)積電有望在今年年底試產(chǎn)3nm制程的芯片，并計(jì)劃在2022年實(shí)現(xiàn) 量產(chǎn)。而在2nm芯片上，臺(tái)積電也取得了突破，GAA工藝或讓臺(tái)積電在2024年實(shí)現(xiàn)2nm芯片的量產(chǎn) 。

臺(tái)積電與美國(guó)斯坦福大學(xué)共同研究 出了一種新型半導(dǎo)體材料——半金屬鉍。臺(tái)積電表示，半金屬鉍不僅可以作為電極，還可以搭配二維材料，實(shí)現(xiàn)更加高效的 電流傳輸。也就是說，臺(tái)積電可以使用半金屬鉍生產(chǎn)制造出1nm芯片，甚至更 小的芯片。

在臺(tái)積電看來，7nm芯片、5nm芯片制程工藝的量產(chǎn)的技術(shù) 已經(jīng)很成熟，接下來的3nm以下芯片的量產(chǎn)技術(shù)，才是未來需要布局的。也怪不得臺(tái)積電會(huì)說，1nm也不是那么難制造的。

從臺(tái)積電官宣的這兩則消息看來，對(duì)華為并不是太好，現(xiàn)在的華為在市場(chǎng)份額極低，這兩個(gè)企業(yè)的強(qiáng)大更加讓華為不利，但是這也在任正非的意料之中，為什么這么說呢?

第一，臺(tái)積電被限制出貨之后，華為就受到了巨大影響，當(dāng)時(shí)任正非就看透了局勢(shì)，既然美國(guó)打壓華為，那任正非也不能等著啊，于是，任正非就轉(zhuǎn)型生態(tài)領(lǐng)域，并取得了成功，說回來還得感謝美國(guó)的打壓，讓華為突破到其他領(lǐng)域!第二，任正非希望擺脫美國(guó)技術(shù)的重圍，并表示，我們將全力攻克半導(dǎo)體行業(yè)，徹底擺脫美國(guó)技術(shù)，用新材料突破芯片領(lǐng)域的瓶頸，實(shí)現(xiàn)自主技術(shù)研發(fā)只是時(shí)間問題!

當(dāng)前，我國(guó)企業(yè)要團(tuán)結(jié)起來，加強(qiáng)科技發(fā)展，同時(shí)，我國(guó)應(yīng)加大扶持力度，加強(qiáng)人才選拔，只有這樣，才能不被隨意“掐脖子”!