1nm 的芯片會有嗎?業(yè)界預測，1nm 工藝制程最快可能在 2027 年試產、2028 年量產，個別廠商情況可能不同。目前，這個時間是按照臺積電、三星公布的 3nm 及更先進制程的時間表推測的。這讓機哥更好奇 1nm 之后的芯片了。

從目前的芯片制程技術上來看，1nm(納米)確實將近達到了極限!為什么這么說呢?芯片是以硅為主要材料而制造出來的，硅原子的直徑約0.23納米，再加上原子與原子之間會有間隙，每個晶胞的直徑約0.54納米(晶胞為構成晶體的最基本幾何單元)!1納米只有約2個晶胞大小。

納米也屬于長度單位，可能很多人不了解它到底有多小?毫米(mm)、厘米(cm)、米(m)大家都比較熟悉，10mm=1cm，100cm=1m，1mm=1/1000m。單位長度由大到小排列依次為：米(m)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)，1m=1000mm，1mm=1000μm，1μm=1000nm，即1nm=10^-9m，相當于1米平均分成10億份!每一份為1nm。

芯片的制造工藝常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm來表示，比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm制造工藝?，F在的CPU內集成了以億為單位的晶體管，這種晶體管由源極、漏極和位于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。

機哥寫粘芯片技術(Chiplet)那會兒，就有機友問過機哥。1nm 的芯片會有嗎?什么時候來?到現在才半年時間，沒想到啊!還沒來。但是，有消息了。據報道，晶圓代工大廠都在積極布局更先進制程節(jié)點。業(yè)界預測，1nm 工藝制程最快可能在 2027 年試產、2028 年量產，個別廠商情況可能不同。目前，這個時間是按照臺積電、三星公布的 3nm 及更先進制程的時間表推測的。臺積電之前給出了 3nm、2nm 的信息。臺積電 3 納米今年內在臺灣地區(qū)量產、2 納米 2025 年量產。三星電子旗下晶圓代工部門則強調，2027 年自家最先進技術 1.4 納米將導入量產。

臺積電(TSMC)的1nm芯片制程技術正逐漸成形。在今年夏天公布其與美國麻省理工學院(MIT)和國立臺灣大學(NTU)合作的結果后，臺積電據傳正計劃在桃園打造1nm晶圓廠。據悉，新的1nm芯片生產設施將落腳桃園龍?zhí)犊茖W園區(qū)，臺積電至今已在該科學園區(qū)經營兩座半導體封測廠。

除了該公司的3nm芯片將于今年第四季度進入量產，臺積電3nm制程節(jié)點的升級版—N3E也宣稱將在2023年下半年開始實現商用化生產。接下來，到2025年時在其位于新竹的寶山廠量產2nm芯片也備受期待。而相較于其3nm芯片，預計臺積電的2nm芯片處理速度可望提高10%至15%，同時功耗也可望降低25%至30%。

據悉，臺積電超越3nm制程節(jié)點的先進制造技術目前正處于“探路”(pathfinding)階段。然而，臺積電在1nm技術取得突破這一事實則是一大關鍵進展。

隨著半導體制程技術持續(xù)微縮，日益增加觸點的電阻，因此，臺積電和其他大型晶圓廠正致力于尋找具有極低電阻、可傳輸大電流且能用于量產的觸點材料。今年5月，臺積電宣布與MIT和NTU合作開發(fā)1nm制程節(jié)點的關鍵材料，但早前也曾為此澄清說，這些突破性進展并不一定能很快地用于商業(yè)化芯片生產。

在MIT、臺灣大學和臺積電共同發(fā)表的研究論文中描述了由金屬誘導導電間隙而引發(fā)的制造挑戰(zhàn)，以及單層技術如何受到這些金屬誘導間隙的影響。此外，文中并建議采用后過渡金屬鉍和半導體單層過渡金屬二硫化物以縮減間隙的尺寸，從而生產出比以往更小尺寸的2D晶體管。

二維材料，是指電子僅可在兩個維度的納米尺度(1-100nm)上自由運動(平面運動)的材料，如納米薄膜、超晶格、量子阱。以石墨烯為代表的二維層狀材料(two-dimensional layered materials，2DLMs)具有獨特的電學、光學、力學、熱學等性質，在電子、光電子、能源、環(huán)境、航空航天等領域具有廣闊的應用前景。

在石墨烯被發(fā)現后，由于二維過渡金屬硫族化合物(TMDCs)具有類似的結構，成為一種新型的類石墨烯材料。因此，除去石墨烯外，以過渡金屬硫族化合物為代表的有MoS2、WS2、WSe2以及黑磷等材料，也被認為是2D材料。其中，研究最廣泛的是二硫化鉬MoS2。

臺積電和MIT的團隊已經采用包括二硫化鉬(MoS2)、二硫化鎢(WS2)和二硒化鎢(WSe2)等各種現有半導體材料，展現其所實現的低觸點電阻。理論上，與二硫化鉬相比，電子應該更快的穿過二硫化鎢(另一種 2D 材料)。但在英特爾的實驗中，二硫化鉬器件更勝一籌。

對于硅基芯片來說，1nm可能會是這條路線的終點，但是對于人類芯片來說，1nm絕對不會是終點的。

首先、硅基芯片未來會面臨很大的發(fā)展限制。

一直以來芯片的材料都是以硅材料為主，但是隨著芯片工藝的不斷提升，傳統(tǒng)硅基芯片正在逐漸逼近極限，它的極限在哪里呢?那就是1nm。

而1納米之所以是硅基芯片的極限，這里面主要基于兩點考慮：

第一、硅原子的大小。

芯片的制造工藝就是將晶體管注入到硅基材料當中，晶體管越多性能越強，想要提升芯片的工藝，那就要提高單位芯片面積的晶體管數量。

但是隨著芯片工藝的不斷提升，單位硅基芯片能夠承載的晶體管已經越來越飽和，畢竟硅原子的大小只有0.12nm，按照硅原子的這個大小來推算，一旦人類的芯片工藝達到一納米，基本上就放不下更多的晶體管了，所以傳統(tǒng)的硅脂芯片基本上已經達到極限了，如果到了1nm之后還強制加入更多的晶體管，到時芯片的性能就會出現各種問題。