要說起芯片工藝目前已知的最高來到了3nm，但科技領域永遠沒有最強只有更強，當人們都認為3nm就是行業(yè)天花板的時候，臺積電帶著1nm工藝重新定義了行業(yè)的天花板，真的是一騎絕塵，讓競爭對手望其項背。除了工藝的提升，臺積電官方表示，制造這種1nm芯片的必要原材料中國的儲量占全球的75%，另外由于金屬鉍很難單獨存在，世界上僅有2個單獨的鉍礦床，其中1個就在位于我國廣東省的懷集地區(qū)，中國幾乎對1nm芯片原材料占有絕對控制權，這也給我們在芯片領域突破帶來了近水樓臺的優(yōu)勢。
目前，全球范圍內(nèi)半導體制程都是采用硅作為材料，但硅存在物理極限，于是國內(nèi)外開始轉(zhuǎn)向別的材料進行研究，這時候的二維材料成為大家的研究重心，但二維材料電阻大、電流小的缺點，卻阻礙著研究的腳步。通過不斷研究，麻省理工發(fā)現(xiàn)半金屬電極能解決這一問題，而后便協(xié)同臺大、臺積電進行協(xié)作，開啟新的研究道路。
眾所周知，中國臺灣省的臺積電一直走在攻克芯片制程的最前列。就在不久之前，在臺積電攻克完4nm芯片制程難題的時候，很多國內(nèi)外專家就曾指出，這已經(jīng)到芯片的極限了，再往后發(fā)展估計會超級困難。專家們的話并沒有阻止臺積電的進步，在相繼突破3nm和2nm之后，迎來了一場令人震撼的技術盛宴，那就是1nm芯片的突破。
集成電路制造技術融合了半導體、材料、光學、精密儀器、自動控制等40多個工程科學技術領域的最新成就，代表當今世界微納制造的最高水平，其技術水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模已成為衡量一個國家信息產(chǎn)業(yè)競爭力和綜合國力的重要標志。集成電路產(chǎn)業(yè)處于電子信息產(chǎn)業(yè)鏈的上游，是一個有巨大市場規(guī)模且持續(xù)增長的行業(yè)，以2017年為例，集成電路產(chǎn)業(yè)對全球GDP的直接貢獻高達4086.91億美元。近年來，得益于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等領域的快速發(fā)展，集成電路的應用范圍正在不斷擴大。
與此同時，集成電路是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎和核心，一直在推動信息化和工業(yè)化深度融合中發(fā)揮著重要作用。比如，利用集成電路芯片對傳統(tǒng)機床進行智能改造，形成了數(shù)控機床的新興產(chǎn)業(yè)。汽車電子化是提高汽車安全性、舒適性和經(jīng)濟性等性能的重要措施，引發(fā)了汽車工業(yè)的新革命。面向傳統(tǒng)行業(yè)定制的處理、控制、存儲相關集成電路，不僅將重構傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展生態(tài)，而且將驅(qū)動集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
近幾年，半導體技術發(fā)展速度非常迅猛，芯片生產(chǎn)工藝在短短幾年間，從10nm發(fā)展到如今的5nm，未來還將繼續(xù)向3nm、2nm挺進。4月16日消息，據(jù)說臺積電已經(jīng)獲得支持，有望在2030年量產(chǎn)1nm以下工藝。
臺積電憑借著自己高超的工藝水平，在全球晶圓代工廠里占據(jù)一席之地，甚至一度成為領頭羊，現(xiàn)在又突破了1nm芯片，其實力不容小覷。其實早在2018年臺積電就率先突破了7nm，那一次的突破為他們穩(wěn)固了自己的市場，還一度供不應求，場面好不熱鬧。
距離7nm的突破不過兩年，2020年臺積電再一次走向成功，有了新的進程，實現(xiàn)了5nm的量產(chǎn)。雖然臺積電的霸主地位已定，但他們還在持續(xù)不斷地進行研發(fā)，一步一步地刷新大家的認知，也在突破4nm、3nm、2nm的極限，迎來了1nm的芯片技術的重大突破。
為了協(xié)助臺積電、日月光等半導體廠商，提前布局12寸晶圓制造利基設備，高雄半導體材料專區(qū)將建立南部半導體材料S廊帶，用于掌握關鍵化學品和材料優(yōu)化參數(shù)。簡單理解為，高雄半導體材料專區(qū)將建立一塊專門的區(qū)域，用于研發(fā)更先進的材料，用來生產(chǎn)1nm以下工藝芯片。
比納米更小的長度單位為埃米，1埃米=0.1nm。想要突破1nm極限生產(chǎn)更先進的工藝，那么就需要進入到埃米工藝時代。要知道目前ASML最遠規(guī)劃的光刻機型號EXE:5200，數(shù)值孔徑為0.55NA，最大限度也僅能服務于1nm工藝。而且，硅片、曝光潔凈室也都達到了物理極限，想要將芯片工藝突破到埃米工藝，是非常大的挑戰(zhàn)。
去年，臺積電實現(xiàn)了5nm工藝量產(chǎn)，今年將會推出改進后的5nm+工藝。3nm工藝則會在2022年開始量產(chǎn)，同時2nm工藝也已經(jīng)在研發(fā)當中，預計最快會在2024年問世。
2nm工藝之后，繼續(xù)往前就是1nm工藝了。1nm并不僅僅是數(shù)字上的突破，更有可能是目前硅基半導體的終點。意味著當芯片生產(chǎn)工藝來到1nm之后，可能就要面臨無法再突破的局面，必須選用全新的材料，才有望生產(chǎn)埃米工藝的芯片。
那么芯片工藝來到1nm，甚至埃米時代，到底能帶來什么變化呢?最明顯的，肯定就是芯片性能的提升以及功耗的降低。如果把控好性能與功耗之間的平衡，那么發(fā)熱情況可能會得到全面改善，有望讓手機、電腦等設備在輕薄上更進一步。
下載文檔
