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1nm工艺CPU还有多远?台积电即将挑战极限

2020-04-26 09:13:02 来源:快科技
我们现在使用的半导体大部分是硅基电路,问世已经60年了,多年来都是按照摩尔定律2年一次微缩的规律发展,但它终究是有极限的。台积电在突破5nm、3nm及未来的2nm之后,下一步就要进军1nm工艺了。根据台积电的规划,今年会量产5nm工艺,2022年则会量产3nm工艺,2nm工艺已经在研发中了,预计会在2024年问世。

2nm之后呢?台积电在日前的股东大会上也表态,正在研究2nm以下的工艺,正在一步步逼近1nm工艺。

1nm工艺不仅仅是这个数字看上重要,它还有更深的含义——1nm级别的工艺有可能是硅基半导体的终结,再往下走就需要换材料了,比如纳米片、碳纳米管等等,2017年IBM领衔的科研团队就成功使用碳纳米管制造出了1nm晶体管。

硅基半导体工艺的极限其实一直在突破,之前的说法中,10nm、7nm、5nm、3nm甚至2nm都被当做过硅基工艺的极限,现在来看还是一步步被突破了,如果不考虑台积电、三星在工艺命名上的营销套路的话。

在2019年的Hotchips会议上,台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森(Philip Wong)在演讲中就谈到过半导体工艺极限的问题,他认为到了2050年,晶体管来到氢原子尺度,即0.1nm。

关于未来的技术路线,黄汉森认为像碳纳米管(1.2nm尺度)、二维层状材料等可以将晶体管变得更快、更迷你;同时,相变内存(PRAM)、旋转力矩转移随机存取内存(STT-RAM)等会直接和处理器封装在一起,缩小体积,加快数据传递速度;此外还有3D堆叠封装技术。
 


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