前言：

自從芯片制造技術(shù)進(jìn)入到7nm及以下芯片制程之后，關(guān)于摩爾定律的話題討論在業(yè)內(nèi)越來越頻繁。因為芯片制程越往下，納米制程工藝的突破就越難。

每當(dāng)以為芯片工藝再難突破的時候，卻總是傳出實現(xiàn)又一突破進(jìn)展的新消息。就像臺積電已經(jīng)明確規(guī)劃處3nm，2nm芯片的量產(chǎn)時間。

作者 ｜ 方文

圖片來源 ｜  網(wǎng) 絡(luò)

半導(dǎo)體工藝紅利消失殆盡

半導(dǎo)體工藝的紅利已經(jīng)所剩無幾，往后幾年手機(jī)性能的提升只會越來越少，直至幾乎沒有。

從去年開始，半導(dǎo)體芯片行業(yè)出現(xiàn)了新的研究方向：

一個是利用新的疊加芯片的方式，來提高芯片的性能，以蘋果的M1double雙芯為代表，我國的華為也發(fā)表了這一方面的專利。

另外一個是光子芯片的研發(fā)，其中荷蘭政府已經(jīng)出資組建高校和科研機(jī)構(gòu)成立了項目組。

這是因為在行業(yè)中，大部分人認(rèn)為由于摩爾定律半導(dǎo)體的材料受限，目前的3nm制程至少在兩年內(nèi)還是可以繼續(xù)提供最先進(jìn)制程的芯片。

業(yè)界的研發(fā)人員都希望能夠在突破摩爾定律方面或者繞開摩爾定律限制方面開始未雨綢繆。

ASML官方就摩爾定律表態(tài)

5月13日，根據(jù)ASML公眾號官方發(fā)布的文章顯示，其對摩爾定律的表現(xiàn)抱有樂觀態(tài)度，認(rèn)為一些創(chuàng)新方法，在未來十年或者更長的時間，都會讓摩爾定律保持持續(xù)前行的勢頭。

并且ASML還表示，這些技術(shù)可以將芯片制程推進(jìn)到1nm工藝。

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。

ASML稱，在過去的15年里，很多創(chuàng)新方法使摩爾定律依然生效且狀況良好。從整個行業(yè)的發(fā)展路線來看，它們將在未來十年甚至更長時間內(nèi)讓摩爾定律繼續(xù)保持這種勢頭。

在元件方面，目前的技術(shù)創(chuàng)新足夠?qū)⑿酒闹瞥掏七M(jìn)至至少1納米節(jié)點，其中包括gate－all－aroundFETs，nanosheetFETs，forksheetFETs，以及complementaryFETs等諸多前瞻技術(shù)。

此外，光刻系統(tǒng)分辨率的改進(jìn)（預(yù)計每6年左右縮小2倍）和邊緣放置誤差（EPE）對精度的衡量也將進(jìn)一步推動芯片尺寸縮小的實現(xiàn)。

納米芯片發(fā)展到這個程度，已經(jīng)接近物理芯片規(guī)則的極限了。

但光刻機(jī)巨頭ASML正式表態(tài)，摩爾定律還可延續(xù)十年，并且將推進(jìn)到1nm工藝。

此外，ASML預(yù)計系統(tǒng)級的擴(kuò)展將發(fā)揮更大的作用：去年，存儲器制造商生產(chǎn)了176個存儲層疊加的3DNAND芯片，并宣布到2030年左右將生產(chǎn)超過600個存儲層的芯片路線圖。

1nm制程是完全有可能實現(xiàn)

摩爾定律主要有3種［版本］：

1、集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18個月就翻一番；

2、微處理器的性能每隔18個月提高一倍，而價格下降一半；

3、用一美元所能買到的計算機(jī)性能，每隔18個月翻兩番。

三種說法雖然各有千秋，但在一點上是共同的，即翻番的周期都是18個月，至于翻一番或兩番的是什么，就見仁見智了。

ASML則認(rèn)為在光刻機(jī)的分辨率上還可以進(jìn)行改進(jìn)，邊緣放置誤差對精度的衡量的更加精確可以進(jìn)一步制作更小的芯片。

ASML的意思就是摩爾提出的上述的三個條件中，至少增加芯片的面積、縮小元件的尺寸這兩個方面業(yè)界是極有機(jī)會可以繼續(xù)推進(jìn)的。

當(dāng)然優(yōu)化集成電路設(shè)計是始終都可以進(jìn)行的，所以三個條件都具備，以此理論上來說，摩爾定律還沒有到極限，1nm制程是完全有可能的。

ASML正在制作1nm光刻機(jī)

在2020年的12月份，在日本女東京舉辦的ITF的論壇上，與ASML合作開發(fā)光刻技術(shù)的比利時半導(dǎo)體研究組織IMEC在微尺度級別上宣布了3nm及以下工藝的技術(shù)細(xì)節(jié)。

稱ASML為3m，2nm，1．5nm，1nm甚至Sub1nm制定了清晰的路線圖，1nm時代將使光刻機(jī)的尺寸大大增加。

半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)IMEC和ASML一直在合作開發(fā)EUV光刻，尤其是關(guān)注在超精細(xì)規(guī)模的研發(fā)上，在這次大會上IMEC宣布了1nm及以下工藝的路線圖，用以做證可以實現(xiàn)高精度的光刻技術(shù)。

而且，IMEC稱ASML已經(jīng)完成了高NAEUV曝光系統(tǒng)的基本設(shè)計并計劃2022年實現(xiàn)商業(yè)化。

從中可以看出，未來阿斯麥爾在光刻機(jī)領(lǐng)域的市場影響力肯定會一如既往地巨大。

不過1nm雖然目前還未實現(xiàn)商用，但確實不是各大芯片廠商的重點。

納米時代結(jié)束后，將會進(jìn)入埃米時代，臺積電、英特爾等都制定了雄心勃勃的埃米工藝早期路線圖，為下一個時代做準(zhǔn)備。

根據(jù)臺積電公布的規(guī)劃時間點，3nm工藝的量產(chǎn)時間是今年，而2nm工藝的量產(chǎn)時間是2025年的第二季度。

按照這個速度來看，十年內(nèi)實現(xiàn)1nm工藝確實是有可能的。

結(jié)尾：

光刻機(jī)作為芯片制造的重要設(shè)備，如果芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到1nm時代，ASML生產(chǎn)的光刻機(jī)必然會取得更大的突破。

到時候ASML將提供怎樣制程的光刻機(jī)設(shè)備，相信會成為芯片制造行業(yè)的一個關(guān)注點。

而在此之前，芯片行業(yè)需要做的就是不斷挖掘新工藝，新技術(shù)，探索新方向。前瞻性再強(qiáng)的技術(shù)，也得用在實際才行。

在擁有龐大市場影響力的情況下，ASML這樣的后手，未必不能拉近全球和它本身的距離。

不過，ASML此舉可能也僅僅只能是權(quán)宜之計，在沒有擺脫美國技術(shù)的情況下，恐怕很難留住全球漸行漸遠(yuǎn)的步伐。

部分資料參考：智能改變世界：《ASML豪言：現(xiàn)有技術(shù)可實現(xiàn)1nm工藝！》