众所周知,目前IT行业所使用的的半导体大部分都是问世60年的硅基电路,并验证了摩尔定律2年一次的微缩规律。
不过,凡事都有极限,业界巨头在陆续突破了5nm、3nm和未来的2nm之后,目标已指向业界的巅 峰:1nm工艺!
按照台积电的内部规划,今年将会正式量产5nm工艺、明年则是3nm工艺,而2nm工艺已处在研发阶段,目前计划在2024年公布面世。那么,2nm之后是什么情况呢?
根据台积电在最近的股东大会上表态来看,其正在研究2nm以下的工艺,也就是传说中的1nm工艺。
其实,1nm工艺绝非数字减少、芯片变薄那么简单,它还还有更深的意义:1nm工艺很有可能是硅基半导体的谢幕演出,业界的发展会由全新材料替代,例如碳纳米管、纳米片等。值得一提的是,IBM的科研团队早在2017年就已经研发出了1nm晶体管,其所用的材料就是碳纳米管。
回顾过往,硅基半导体的工艺极始终都在突破极限,过去的10nm、7nm、5nm、3nm甚至2nm都被曾被认为是硅基工艺的极限。
在去年的Hotchips会议上,台积电研发部门负责人、技术研究副总经理PhilipWong(黄汉森)曾表示晶体管会在2050年到达氢原子尺度,即0.1nm的半导体工艺极限。
至于未来的技术方向,PhilipWong认为碳纳米管(1.2nm尺度)、二维层状材料可以让晶体管的运算速度变得更快、体型更微小;与此同时,PRAM(相变内存)、旋转力矩转移随机存取内存(STT-RAM)则会与处理器直接封装在一起,达到更小的体积和更快的数据传输。除此以外,其实业界还有3D堆叠封装技术可以使用。