1nm工藝CPU還有多遠(yuǎn)？臺(tái)積電即將挑戰(zhàn)極限：進(jìn)軍1nm工藝

我們現(xiàn)在使用的半導(dǎo)體大部分是硅基電路，問(wèn)世已經(jīng)60年了，多年來(lái)都是按照摩爾定律2年一次微縮的規(guī)律發(fā)展，但它終究是有極限的。臺(tái)積電在突破5nm、3nm及未來(lái)的2nm之后，下一步就要進(jìn)軍1nm工藝了。

根據(jù)臺(tái)積電的規(guī)劃，今年會(huì)量產(chǎn)5nm工藝，2022年則會(huì)量產(chǎn)3nm工藝，2nm工藝已經(jīng)在研發(fā)中了，預(yù)計(jì)會(huì)在2024年問(wèn)世。

2nm之后呢？臺(tái)積電在日前的股東大會(huì)上也表態(tài)，正在研究2nm以下的工藝，正在一步步逼近1nm工藝。

1nm工藝不僅僅是這個(gè)數(shù)字看上重要，它還有更深的含義——1nm級(jí)別的工藝有可能是硅基半導(dǎo)體的終結(jié)，再往下走就需要換材料了，比如納米片、碳納米管等等，2017年IBM領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)就成功使用碳納米管制造出了1nm晶體管。

硅基半導(dǎo)體工藝的極限其實(shí)一直在突破，之前的說(shuō)法中，10nm、7nm、5nm、3nm甚至2nm都被當(dāng)做過(guò)硅基工藝的極限，現(xiàn)在來(lái)看還是一步步被突破了，如果不考慮臺(tái)積電、三星在工藝命名上的營(yíng)銷(xiāo)套路的話。

在2019年的Hotchips會(huì)議上，臺(tái)積電研發(fā)負(fù)責(zé)人、技術(shù)研究副總經(jīng)理黃漢森（Philip Wong）在演講中就談到過(guò)半導(dǎo)體工藝極限的問(wèn)題，他認(rèn)為到了2050年，晶體管來(lái)到氫原子尺度，即0.1nm。

關(guān)于未來(lái)的技術(shù)路線，黃漢森認(rèn)為像碳納米管（1.2nm尺度）、二維層狀材料等可以將晶體管變得更快、更迷你；同時(shí)，相變內(nèi)存（PRAM）、旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取內(nèi)存（STT-RAM）等會(huì)直接和處理器封裝在一起，縮小體積，加快數(shù)據(jù)傳遞速度；此外還有3D堆疊封裝技術(shù)。