根據(jù)外媒《eeNews》的報(bào)導(dǎo)，比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)執(zhí)行長(zhǎng)Luc van den Hove日前在Futures conference大會(huì)上表示，相信摩爾定律(Moore’s law)不會(huì)終結(jié)，但需要很多方面共同做出貢獻(xiàn)。對(duì)此，IMEC就提出了1納米以下至2埃米(A2)的半導(dǎo)體制程技術(shù)和芯片設(shè)計(jì)的路徑，藉以進(jìn)一步延續(xù)摩爾定律。

不過(guò)近日，IMEC(比利時(shí)微電子中心)還是展示了一張最新的芯片制造發(fā)展路線(xiàn)圖，一路看到了2036年的0.2nm工藝，表示接下來(lái)芯片制造還是會(huì)按照摩爾定律走下去。

如下圖所示的這個(gè)演進(jìn)路徑，2022年實(shí)現(xiàn)N3也就是3nm，2024年到2nm，2026年到A14也就是1.4nm，2028年到1nm，并且還會(huì)演進(jìn)，到2036年是直接達(dá)到0.2nm。

同時(shí)在晶圓管技術(shù)上，也有技術(shù)演進(jìn)，目前是FinFET，而到2nm時(shí)會(huì)換成GAAFET，再到0.5nm時(shí)，會(huì)換成CFET技術(shù)。

不過(guò)，大家看看我在上圖標(biāo)的綠色框，這里指的是MP金屬柵極距，這是真正代表晶體管密度，也就是工藝指標(biāo)的參數(shù)。

它在1nm之前還是在不斷變小的，直到1nm工藝時(shí)，為16nm，但接下來(lái)不管工藝怎么先進(jìn)，其參數(shù)一直處于16-12nm間了。

據(jù) eeNews 報(bào)道，IMEC 首席執(zhí)行官 Luc van den Hove 在未來(lái)大會(huì)(Futures conference)上表示:“我們相信摩爾定律不會(huì)終結(jié)，但需要很多方面共同做出貢獻(xiàn)。”

他提到了幾代器件架構(gòu)，從 FinFET 器件到插板和原子通道器件，以及新材料和 ASML 的 High-NA 光刻機(jī)的引入，這需要很多年的時(shí)間。目前正在安裝的 NA 原型設(shè)備將在 2024 年投入商用?！拔覀兿嘈?，光刻工具將把摩爾定律擴(kuò)展到相當(dāng)于 1nm 的一代以下。”

但其也表示，為了邁向更先進(jìn)制程，需要開(kāi)發(fā)新的器件架構(gòu)，以及推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)單元的縮小。在 FinFET 已經(jīng)成為從 10nm 到 3nm 的主流技術(shù)的基礎(chǔ)上，“從 2nm 開(kāi)始，由納米薄片堆疊而成的 GAA 架構(gòu)將是最有可能的概念?！?

他提到了 IMEC 開(kāi)發(fā)的 forksheet 架構(gòu)?！斑@使得我們可以用屏障材料將 N 和 P 通道更緊密地連接在一起，這將是一種將柵極擴(kuò)展到超過(guò) 1nm 的選擇。接下來(lái)，你可以把 N 和 P 通道放在一起，以進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模，我們相信我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了這些架構(gòu)的第一個(gè)版本。”

使用鎢或鉬的新材料，可以為 2028 年的 1nm(A10)工藝和 2034 年的 4 埃米(A4)和 2036 年的 2 埃米(A2)結(jié)構(gòu)制造出相當(dāng)于幾個(gè)原子長(zhǎng)度的柵極。

與此同時(shí)，互聯(lián)性能也需要改善。“一個(gè)有趣的選擇是將電力輸送移到晶圓的背面。這為前端的互連留下了更多的設(shè)計(jì)靈活性。所有這些都會(huì)導(dǎo)致未來(lái) 15 到 20 年的規(guī)模擴(kuò)大?！?

未來(lái)的系統(tǒng)芯片設(shè)備將使用 TSV 和微凸點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行芯片的 3D 堆疊集成，并使用不同制程芯片完成不同的任務(wù)，使得多個(gè) 3D 芯片需要連接在一個(gè)硅中介層上。

“我們一直在開(kāi)發(fā)所有這些技術(shù)，就在我們說(shuō)話(huà)的時(shí)候，這些技術(shù)正在逐漸被工業(yè)界采用?！?

隨著時(shí)間的推移，隨著科技的發(fā)展，在不知不覺(jué)中，高通火龍的出世，意味著芯片先進(jìn)制程已經(jīng)來(lái)到了四納米的節(jié)點(diǎn)。按照正常來(lái)說(shuō)，這樣的芯片制程節(jié)點(diǎn)，已經(jīng)即將就要觸頂摩爾定律的極限。

但是，總有些不甘心的企業(yè)和機(jī)構(gòu)，總想著要如何為摩爾定律續(xù)命。比利時(shí)一家機(jī)構(gòu)放出了大動(dòng)作，直指1納米以下工藝路徑。看樣子，摩爾定律似乎是不會(huì)終結(jié)了，那么，這樣一來(lái)，對(duì)阿斯麥爾而言究竟有怎樣的影響呢?

如今，這1納米以下的路徑僅僅只是紙上的文字而言，未來(lái)，要想成功突破，究竟要如何實(shí)現(xiàn)呢?

延續(xù)有望，1納米以下工藝路徑突破

2022年5月23日，在比利時(shí)安特衛(wèi)普召開(kāi)了未來(lái)峰會(huì)，在這次峰會(huì)上，比利時(shí)微電子研究中心發(fā)布了一份報(bào)告，這份報(bào)告探討的是2036年左右的半導(dǎo)體工藝、技術(shù)路線(xiàn)圖。當(dāng)然，這份半導(dǎo)體工藝發(fā)展路線(xiàn)圖僅僅是初步投產(chǎn)，并非是量產(chǎn)。

比如在這份路線(xiàn)圖上標(biāo)注的N3 3納米，其實(shí)對(duì)應(yīng)的是2022年。沒(méi)錯(cuò)，就是今年，但是，今年全球根本就沒(méi)有3納米的實(shí)際產(chǎn)品。

當(dāng)然，這個(gè)路線(xiàn)圖僅僅是普遍而言的，不同廠商的發(fā)展路線(xiàn)也是不一樣的，比如英特爾還發(fā)展了一個(gè)A18，臺(tái)積電直接就跳過(guò)N3。

從這份路線(xiàn)圖，可以看出如今摩爾定律可以說(shuō)是突破有望?？赡苓€有人會(huì)對(duì)這份數(shù)據(jù)表示質(zhì)疑。這份數(shù)據(jù)其實(shí)應(yīng)該是非常權(quán)威的。比利時(shí)微電子研究中心是全球權(quán)威半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)，研究的方向包括微電子、納米技術(shù)、信息通訊技術(shù)、封裝工藝等方方面面。

因此，就這個(gè)消息來(lái)看，摩爾定律肯定會(huì)走到極限，但是如今似乎有延續(xù)生命的可能。那么，在摩爾定律似乎不會(huì)這么快走向終結(jié)的今天，對(duì)于阿斯麥爾而言，究竟會(huì)迎來(lái)怎樣的春天呢?

摩爾定律不會(huì)終結(jié)，阿斯麥爾的春天來(lái)了!

摩爾定律如今還能延續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間，最開(kāi)心的莫過(guò)于就是阿斯麥爾了。目前，阿斯麥爾正在緊鑼密鼓地部署Na值為0.55的新一代，更加先進(jìn)的EUV光刻機(jī)。這意味著什么呢?目前阿斯麥爾的EUV光刻機(jī)，Na值其實(shí)為0.33，這樣的數(shù)值注定了阿斯麥爾當(dāng)前的EUV光刻機(jī)僅僅只能夠生產(chǎn)7納米、5納米之類(lèi)的。

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(huà)題討論在業(yè)內(nèi)越來(lái)越頻繁。因?yàn)樾酒瞥淘酵?，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(shí)候，卻總是傳出實(shí)現(xiàn)又一突破進(jìn)展的新消息。就像臺(tái)積電已經(jīng)明確規(guī)劃處3nm，2nm芯片的量產(chǎn)時(shí)間。

半導(dǎo)體工藝的紅利已經(jīng)所剩無(wú)幾，往后幾年手機(jī)性能的提升只會(huì)越來(lái)越少，直至幾乎沒(méi)有。

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

一個(gè)是利用新的疊加芯片的方式，來(lái)提高芯片的性能，以蘋(píng)果的M1double雙芯為代表，我國(guó)的華為也發(fā)表了這一方面的專(zhuān)利。

另外一個(gè)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(xiàng)目組。

這是因?yàn)樵谛袠I(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(kāi)摩爾定律限制方面開(kāi)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(hào)官方發(fā)布的文章顯示，其對(duì)摩爾定律的表現(xiàn)抱有樂(lè)觀態(tài)度，認(rèn)為一些創(chuàng)新方法，在未來(lái)十年或者更長(zhǎng)的時(shí)間，都會(huì)讓摩爾定律保持持續(xù)前行的勢(shì)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(cè)，也在演進(jìn)過(guò)程中被轉(zhuǎn)述成各種各樣的表述，現(xiàn)在這個(gè)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(zhǎng)。

ASML稱(chēng)，在過(guò)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(gè)行業(yè)的發(fā)展路線(xiàn)來(lái)看，它們將在未來(lái)十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)讓摩爾定律繼續(xù)保持這種勢(shì)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(diǎn)，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(jì)每6年左右縮小2倍)和邊緣放置誤差(EPE)對(duì)精度的衡量也將進(jìn)一步推動(dòng)芯片尺寸縮小的實(shí)現(xiàn)。

納米芯片發(fā)展到這個(gè)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(jì)系統(tǒng)級(jí)的擴(kuò)展將發(fā)揮更大的作用：去年，存儲(chǔ)器制造商生產(chǎn)了176個(gè)存儲(chǔ)層疊加的3DNAND芯片，并宣布到2030年左右將生產(chǎn)超過(guò)600個(gè)存儲(chǔ)層的芯片路線(xiàn)圖。