在多年前，人類製造的晶片還在十幾到幾十納米的的工藝之間徘徊，所謂的納米工藝你可以簡單的理解為單個電晶體的尺寸，18納米就是單個電晶體的尺寸會被控制在1納米以內，很顯然，納米工藝越高，電晶體尺寸越小，同樣的面積下可以雕刻的電晶體就會更多。而如今商業量產的晶片就已經用上5納米的工藝了，比如你手機上的華為mate40或者是iPhone12……
製造電晶體的材料是矽，那麼就有個問題來了
目前最小的電晶體單個尺寸3納米，而矽原子的大小卻是0.12納米！
電晶體結構
發現問題了嗎？我們在逐漸逼近元素的原子的尺寸，3納米的電晶體也就意味著一個電晶體內部的矽原子數量會被控制在25個矽原子以內。我們現如今是在原子的層面上雕刻我們想要的東西，這也是半導體製造為什麼那麼高門檻的原因。
即便是我們擺脫了材料學上的問題，我們依然會被另外一個問題所難住，那就是存在於微觀世界的量子隧穿效應。即微觀世界裡邊的量子穿牆術。
在量子力學中，量子隧穿效應是一種量子的特性，如電子等微觀粒子能夠穿過他們本來無法通過的【牆壁】的現象。在經典的牛頓力學中，這種情況是不會出現的。而在微觀上，牛頓的經典力學就要為量子力學讓路了。因為在微觀世界，經典的牛頓力學是無法解釋微觀世界的種種現象的。
在宏觀世界中，如果一個物體要穿過一個牆，就要付出一定的力來和牆的質量進行抗衡，也就是勢壘。而在量子的世界，量子想要越過比他自身勢能要大的」牆」是不需要抗衡「牆」的勢壘的，就像是從隧道中穿過一樣，但實際上量子根本不需要所謂的」隧道」就可以躍遷的另一面。
更可怕的是，這種量子隧穿效應是具有「不確定性」的，因為根據薛丁格的方程，我們在宏觀世界是無法觀測到量子的位置和質量的。量子會因為有觀察者的存在而出現概率塌縮(薛丁格的貓)。即觀察者觀察到的量子位置以及質量都不是量子的真實位置和質量。
當矽基晶片突破1nm之後，量子隧穿效應將使得「電子失控」，晶片失效（確切的說，5nm甚至7nm以下，就已經存在量子隧穿效應）。這種情況下，電晶體內的電子就會出現「失控」的情況。
當然對於量子隧穿效應目前還沒有完全能夠消除的辦法，畢竟這個已經屬於自然規律，即使是量子力學我們也沒有完全掌握，因此只能減少這種情況的發生。
刻錄完畢的晶圓
那麼，如何拯救「失控的電子」呢？
工業界一直在壓榨矽基底的每一點產能。通過將材料從矽換成二硫化鉬（MoS2），我們就可以製造出一個只有1納米長的柵電晶體，並像控制開關一樣控制它。
有一句話能比較好的形容這種情況。
能不能做到3納米，是工程師的問題。
再往下面差不多就屬於物理學家的地盤了。
這些問題，或許未來會有另外一種思路去解決。未來可期。