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1nm芯片采用比2nm芯片更先进的工艺，将会用到铋电极的物质

时间：2023-01-28 10:20:01

关键字： 1nm 芯片关键材料

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[导读]全球范围内只有两家厂商能够完成5nm芯片的量产，分别是台积电和三星，强如英特尔都做不到

从目前的芯片制程技术上来看，1nm(纳米)确实将近达到了极限!为什么这么说呢?芯片是以硅为主要材料而制造出来的，硅原子的直径约0.23纳米，再加上原子与原子之间会有间隙，每个晶胞的直径约0.54纳米(晶胞为构成晶体的最基本几何单元)!1纳米只有约2个晶胞大小。

1纳米单位到底有多小?

纳米也属于长度单位，可能很多人不了解它到底有多小?毫米(mm)、厘米(cm)、米(m)大家都比较熟悉，10mm=1cm，100cm=1m，1mm=1/1000m。单位长度由大到小排列依次为：米(m)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)，1m=1000mm，1mm=1000μm，1μm=1000nm，即1nm=10^-9m，相当于1米平均分成10亿份!每一份为1nm。

XX nm制造工艺是什么概念?

芯片的制造工艺常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm来表示，比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm制造工艺。现在的CPU内集成了以亿为单位的晶体管，这种晶体管由源极、漏极和位于他们之间的栅极所组成，电流从源极流入漏极，栅极则起到控制电流通断的作用。

半导体行业的发展遵循摩尔定律，每过大约两年的时间，芯片内部的晶体管数量就会增加一倍，相当于性能翻倍增长。之前的28nm、14nm以及7nm芯片，都验证了摩尔定律，可以说这个规律是计算机和芯片领域的核心指导思想，时至今日仍然在发挥作用。

但是自从5nm芯片诞生之后，半导体公司们就发现了一个问题：越是先进的芯片，越是难以突破，等到3nm和2nm时代，摩尔定律就有可能失效，整个行业也将陷入瓶颈。这不是杞人忧天，而是可预见的现实，如今的5nm芯片已经难住了很多代工厂，更别说3nm和2nm了。

目前来看，全球范围内只有两家厂商能够完成5nm芯片的量产，分别是台积电和三星，强如英特尔都做不到。而与台积电相比，三星无论是技术完善程度，还是产能和客户实力，都要略逊一筹，前者是全球公认的第一大芯片代工厂。

既然身为行业第一，那么台积电肯定有过人的地方，除了所占的市场份额超过一半之外，台积电还专注于技术研发工作，它的目标始终是突破更先进的芯片制程。而就在5月18日这一天，台积电传来新消息，与台湾大学和麻省理工学院联手攻克了1nm芯片的关键技术。

据了解，1nm制程是硅基芯片能达到的物理极限，传统的材料已经满足不了它的生产制造了，于是台积电就另辟蹊径，开始寻找新型材料。而这时麻省理工学院刚好发现了一种半金属铋电极，可以作为二维材料用于1nm芯片，所以就与台积电展开了合作。

随着全球科技产业的快速发展，芯片制造技术的重要性与日递增。尤其是在美国修改芯片规则之后，越来越多的国家开始布局芯片的技术研发。

比如欧盟，就有17个国家共同签署了《欧洲处理器发展声明》，计划在2年~3年的时间内投入1450亿欧元，来发展欧洲的处理器技术。而国内市场的芯片市场，也由于台积电的无法自由出货，走上了一条独立自主的道路。

为了帮助企业摆脱芯片领域“卡脖子”的局面，中科院等国内高校也就芯片制造技术的研发进行了布局。在这样的局面之下，越来越多与芯片制造有关的技术开始得到突破。

早在2021年，清华工物系就在对新型加速器光源“稳态微聚束”的研究中，取得重大的科研进展。该研究报告了一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”的首个原理验证实验，并且，有望在EUV光刻机中进行使用。

时隔仅一年之后，清华大学再度就科研项目进行官宣，国产1nm晶体管技术技术也终于迎来了突破。

据了解，3月10日，清华大学在官方微博中发布消息，“清华大学集成电路学院任天令教授团队，在小尺寸晶体管的研究方面取得了重大进展，首次实现了具有亚1纳米栅极长度的晶体管，并具有良好的电学性能。”

台积电在芯片制程上不断向前发展，7nm、5nm工艺对台积电而言，已经成为小儿科，4nm芯片的产能也在不断提升中。