超薄二維半導體讓1nm晶片或成可能 臺積電與三星的3nm製程爭奪激烈

2020-11-30 澎湃新聞

超薄二維半導體讓1nm晶片或成可能 臺積電與三星的3nm製程爭奪激烈

2020-04-03 14:31 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務

近日,臺灣交通大學聯手臺積電成功研製出了一種全球最薄、厚度只有0.7納米的基於氮化硼(簡稱BM)的超薄二維半導體絕緣材料,這種材料可讓晶片業界突破現有的工藝達到1nm的程度,該成果已經發表在了最新的一期自然期刊上。這對於中國晶片的業界來說,絕對是一個好消息,雖然目前中國已經能夠量產14nm的晶片了,14nm的晶片也佔到了目前為止市面以上的6成,這意味著具有生產14nm以上的能力就已經具備了晶片生產的基本能力。但是14nm的生產技術放在當今世界上是遠遠不足夠的,畢竟中國現在是世界上消耗晶片最多的國家,但是只有中芯國際具有14nm的生產技術,但像其他公司已經具有了7nm甚至5nm的生產技術,我們不應該站在14nm的進度上觀望。

臺積電處長李連忠表示,交大的化學實驗室團隊跟臺積電的技術人員通過不斷的突破和技術研究,雖然最近還無法說明量產時間,但雙方已經成功地讓新材料生長的銅上作為一個保護半導體材料的通道。目前為止這種材料還有很多地方需要優化,例如元件優化和金屬接觸,但是我們也很有時間和決心來等待這個半導體材料的裡程碑。

氮化硼材料是一種出色的絕緣體,能夠很好地隔絕金屬,但氮化硼材料也並非是最近研發的新材料。憑藉著氮化硼優秀的絕緣體性能,臺積電將在製程工藝上更進一步。但當臺積電將腳步邁的更遠得時候,也是需要付出一些代價的,因為這種材料並不適配於臺積電的最新技術,例如5nm工藝材料的晶片。因為像5nm之前的工藝材料都是一些氧化物的絕緣體,很容易讓一些電子黏在上面從而導致電流的不易通過,造成晶片難以運行。

總而言之,今年來的技術不斷發展,讓人認為摩爾定律已經不管用了,但臺積電的發明又推進了摩爾定律的發展。在科學理論上,一旦材料的製程低於5nm,那麼這種材料就將處於一個量子領域,電晶體之間將變得非常不穩定,及其容易發生隧穿效應。在未來的後摩爾時代裡,各國之間勢必要爭奪半導體材料研發的新領域,新材料,新應用,新領域,將帶給行業不斷的活力。而臺積電研發出的氮化硼材料,正是為這個時代開啟大門的一把鑰匙,為未來百花齊放的時代打下基礎,也是半導體製程的一個裡程碑。

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