有人說芯片1納米就是極限了,以後該朝哪個方向發展,光刻機還有用沒有?

哇啦哇啦嘰哩


個人覺得1nm之後應該還會有0.Xnm的新工藝出現!

發展方向:用石墨烯或碳納米管等新材料替代硅、提高光刻機分辨率或許能實現突破!

1nm工藝確實是當前半導體工藝的光錐和視界,現在沒有人知道1nm之後的半導體工業會發生什麼!但一般情況下,人類都不會在遇到難以逾越的障礙時選擇迴避,而是總能找到解決問題的其他突破口!

其實早在2016年,隸屬美國能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室Ali Javey 團隊宣稱突破了物理極限,成功創造1 納米晶體管。

該實驗室利用二維材料技術用二硫化鉬、碳納米管和二氧化絕緣體鋯實現了柵極長度1nm的晶體管。該成功公佈在當時《科學》雜誌上。

目前,這一研究還停留在初級階段,畢竟在14nm的製程下,一個模具上就有超過10億個晶體管,而要將晶體管縮小到1nm,大規模量產的困難有些過於巨大。

那如果1nm工藝要達到量產,留給人類還有多少時間呢?在不考慮半代工藝的前提下,半導體工業還有5、3及2nm工藝總計3代的可發展餘地。

現有芯片製造的原材料是硅,也就是我們常說的硅芯片。一塊非常小的芯片實際上整合了數以億計的晶體管,每個晶體可看作是一個可控的電子開關,晶體管由源極、漏極和位於他們之間的柵極所組成,電流從源極流入漏極,柵極則起到控制電流通斷的作用,從而產生0 1數字信號,在目前的芯片中,連接晶體管源極和漏極的是硅元素。

然而隨著晶體管尺寸的不斷縮小(目前已到5nm),源極和柵極間的溝道也在不斷縮短,當溝道縮短到一定程度的時候,量子隧穿效應就會變得極為容易,換言之,就算是沒有加電壓,源極和漏極都可以認為是互通的,那麼晶體管就失去了本身開關的作用,因此也沒法實現邏輯電路。

那芯片的發展就此結束了嗎?回答是肯定的:絕對不會停止!雖然硅芯片發展到了極限,要想突破這個極限的話,只能靠使用其它材料才代替硅了。例如石墨烯和碳納米管等!

要想做出更小製程的芯片,不僅要求材料能夠達到這個極限,光刻機的分辨率也是一個非常重要的指標。要想提高分辨率,基本只能從從光源、孔徑NA和工藝三個方面來考慮。

而目前唯一能做出EUV光刻機的只有荷蘭的ASML。表面上看,ASML雖是一家荷蘭公司,但是在它的背後卻有著歐盟和美國強大力量的支撐,很多的關鍵技術都是由歐盟和美國提供。例如德國提供了特別先進的機械工藝,還有世界級的蔡司鏡頭,美國提供光源,使得ASML公司在光科技術方面突飛猛進的發展。

目前,ASML正在研發下一代EUV光刻機,分辨率提升70% ,已逼近1nm極限!

未來雖無法預知,但命運掌握在人類自己手中,極小製程芯片的發展更不會停步,人類總會找到新的突破口!


春石秋成


您好!很高興回答關於芯片1納米就是極限了,以後該朝哪個方向發展,光刻機還有用沒有?

首先,我們要知道一臺高端光刻機售價超1億美元,中國造不出來,美國日本也不行!2018年5月,中芯國際曾向荷蘭阿斯麥爾(ASML)訂購了一臺最新型的EUV光刻機,價值高達1.5億美元,原計劃在2019年初交付。 不過,由於美國方面阻擾,這項交易至今才有眉目。

很多朋友說,中國在手機芯片製造的光刻機上被人卡脖子,應發動科學家,象當年研究原子彈的精神來研究製造光刻機,用10年或5年、甚至一兩年就把光刻機搞成,這叫中國速度!是不是被人卡了,斷供了,才會有危機感,在很多事情上,點覺得國人的依賴感很強,連小小的圓珠筆芯頭帽,如不是總理有指示,到現在還會造不出,如果在沒有猶患意識,想趕超世界先進水平,難!

現在交不交貨已經不重要了,一臺EUV遠遠無法滿足需求,即使這一臺真交貨了,後續也不可能再賣給中國,最近42國重新修訂了《瓦森納協議》,它就是為高技術封鎖中國量身定製的,光刻機原理簡單,難在精度,工藝不行,買來了也無法仿製。

荷蘭公司只是個集成商,當然也有強大的技術做支持,也有德國美國頂尖科技的背書。這個不是發生非常大的變革,幾乎追趕不上的事實。這個光刻機太複雜啦,從新研發的幾乎不可能。大家想象一下,麒麟980是頂尖軟件華為工程師,按照頂尖arm設計,使用頂尖光科技,在富士康頂尖7米制程才做出來的。


中國如果能突破光刻機其中的一個重要環節那就算相當了不起了,想造出完整先進的光刻機,實在太難,十年能趕上嗎?我們不得而知,但是,中低端光刻機必須實現國產,這個觀點比較符合實際。本身芯片技術發展就很快,誰知道未來高端會是什麼樣子?當年的磁帶隨身聽1000大洋一個,mp3出現後瞬間崩塌。不過另闢蹊徑說起來容易,做起來也很難,誰不知道量子技術好,但是人家也在研究,人家的科研氛圍更自由,體制更科學,人才也比你多,除了加倍的付出,也沒什麼辦法。

最後,我認為沒有什麼不可能的,只要用心,中國人沒有造不出來的東西,何況人家已經造出來了,分析原理和部件組成不會嗎?中國人會另闢蹊徑,我現在在跑,你在飛。我看到你飛了,難道你和我不一樣麼?有一天我比你還會飛,飛的更高更快更穩當,這就是中國!


Sandy科技


如果沒有新的技術出現,一納米確實是目前集成電路生產的極限。

能夠取代現有計算機的芯片生產的方法,也只有1納米技術+量子糾纏技術。

如果有一天人類的科技發展,能把中微子用到通信+計算領域,那倒是一個突破。


leigei72150818


從中芯國際副總在喜馬拉雅的音頻節目中回答提問來看,光刻機1nm不是絕對的物理技術門檻。目前,採用投影或浸入式技術的光刻都還不行,但世界上已有直寫技術已經能做到1nm了,只是直寫硅片無商用價值,只能製作掩膜版用。

再往後可能會用到碳,比如石墨烯。

再大膽一些,比如量子技術什麼的。


縱橫交錯兮天下之局


越往下做就不是芯片概念了,而芯核概念了;也不光刻概念了,而是某種粒子聚合散材料概念了。


s遊僧s


人類已經可以在實驗室早出5nm的node。但是,這是個體力活和運氣活。一個PhD花大量時間才能做出1個。但是做出的100個裡至少有90個都是壞的。

簡單來說,達到7nm理論極限的時候,技術也完全達到極限了。 實驗樣品的質量充滿了隨機性。

儘管目前前景很不明朗,現在還是有大批科學家在鑽研這個課題。

如果我們對單原子內部的性質瞭解的更清楚,我們也可以用一個單原子放在gap中做電子器件。

這種單原子器件的尺寸是0.1nm.

糟糕的是,儘管理論上來講我們可以用量子力學算出任意一種單原子的電子雲分佈,計算出所有理化性質,但是實際上,可以用來做器件的原子都太複雜了,我們解不了那個薛定諤方程。

所以大家更傾向於用blockade等等量子效應來描述單原子的導電特性。

這些工作還在進行中。理論上的,我們至少還可以達到用單原子電子器件的尺度0.1nm,我們在實驗室裡偶爾能製備出這種單原子器件,但是溫度得在零下100多度,而且失敗率太高。

至於能不能用原子內部的原子核作為電子器件就要看未來我們能否得到可靠理論描述原子核的導電性質了。

所以說,現在的技術極限差不多是5nm的兩級,但是用新的理論上達到0.5nm尺寸也完全可能。

未來還會不會有更好的理論可以搞定亞原子級別的電子器件我們並不知道。


搞笑的他們


紫光


丁兵愛數學


量子


醉馬講電腦


也許以後會通過批量原子操作技術來實現芯片製造,這個尺度的漏電流可能會比較嚴重,所以可能並不會採用現在這種設計思路,可能會製造除電路以外的電子通道,或者利用量子效應來解決。光刻機可能並不能繼續應付這樣的工作了,以後也許會淘汰,但是這個製程估計很久才能夠達到。


榻榻米的榻榻


你覺得現在的芯片還不夠用嗎?


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