突破工艺极限,美国开发出1nm制程技术与设备

晶圆代工大厂包括台积电、英特尔、三星等公司在2017 年陆续将制程进入10 纳米阶段,而且准备在2018 年进入7 纳米制程试产,甚至2020 年还将要推出5 纳米制程技术。因此,随着制程技术的提升,半导体制程也越来越逼近极限,制造难度也越来越大。就以5 纳米之后的制程来说,到目前为止都没有明确的结论。对此,美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory,简称BNL)研究人员日前宣布,开发出可以达成1 纳米制程的相关技术与设备。

根据外电报导,美国能源部旗下的布鲁克海文国家实验室研究人员,日前宣布成功采用电子束印刷技术,成功制造了尺寸只有1 纳米的印刷设备。据了解,这个实验室的研究人员采用电子显微镜,制造出比普通电子束印刷(EBL)技术能做出的更小尺寸。这使电子敏感性材料在聚焦电子束的作用下,尺寸得以大大缩小,达到可操纵单个原子的程度。而这项技术与设备的诞生,则可极大的改变材料特性,从导电变成光传输,或这两种状态下交互执行。


就目前发表的内容观察,1 纳米印刷使用的是扫描投射电子显微镜(STEM),隔开11 纳米,这样一来每平方公厘就能实现1 兆个特征点(features)的密度。再透过偏差修正STEM 在5 纳米半栅极在氢氧矽酸盐类抗蚀剂下,实现2 纳米的解析度。

虽然,这也不是科学家第一次达到1 纳米级别的技术,2016 年美国能源部下属的另一个国家实验室也宣布发展出1 纳米制程技术。这部分使用的是纳米碳管和二硫化钼等新材料。不过,不管是哪一边开发出的新技术与设备,就目前观察,这项技术都不会很快量产。因为纳米碳管电晶体跟PMMA、电子束光刻一样,跟目前的半导体制程技术有明显差异。因此,要让厂商一下子全部淘汰现有设备,这还需要一段时间布局。


劳伦斯伯克利国家实验室的1nm晶体管


北京时间2016年10月7日消息,据外媒报道,今天,沉寂已久的计算技术界迎来了一个大新闻。劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限,将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。


晶体管的制程大小一直是计算技术进步的硬指标。晶体管越小,同样体积的芯片上就能集成更多,这样一来处理器的性能和功耗都能会获得巨大进步。


多年以来,技术的发展都在遵循摩尔定律,即当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。眼下,我们使用的主流芯片制程为14nm,而明年,整个业界就将开始向10nm制程发展。


不过放眼未来,摩尔定律开始有些失灵了,因为从芯片的制造来看,7nm就是物理极限。一旦晶体管大小低于这一数字,它们在物理形态上就会非常集中,以至于产生量子隧穿效应,为芯片制造带来巨大挑战。因此,业界普遍认为,想解决这一问题就必须突破现有的逻辑门电路设计,让电子能持续在各个逻辑门之间穿梭。


此前,英特尔等芯片巨头表示它们将寻找能替代硅的新原料来制作7nm晶体管,现在劳伦斯伯克利国家实验室走在了前面,它们的1nm晶体管由纳米碳管和二硫化钼(MoS2)制作而成。MoS2将担起原本半导体的职责,而纳米碳管则负责控制逻辑门中电子的流向。

眼下,这一研究还停留在初级阶段,毕竟在14nm的制程下,一个模具上就有超过10亿个晶体管,而要将晶体管缩小到1nm,大规模量产的困难有些过于巨大。


不过,这一研究依然具有非常重要的指导意义,新材料的发现未来将大大提升电脑的计算能力。


友情链接:    蚂蚁彩票   盛世彩官网   a8彩票官网   中国官方彩票网址   VR竞速彩票官方网站