2nm已搞定 臺(tái)積電朝著0.1nm邁進(jìn)

　　據(jù)中國臺(tái)灣地區(qū)媒體報(bào)道，為朝半導(dǎo)體制造的 1 納米甚至埃米(0.1 納米)世代超前部署，據(jù)高雄市府知情官員透露，臺(tái)積電正為 2 納米之后的先進(jìn)制程持續(xù)覓地，包含橋頭科、路竹科，均在臺(tái)積電評(píng)估中長期投資設(shè)廠的考量之列。

　　關(guān)于是否前進(jìn)高雄，臺(tái)積電昨(27)日維持董事長劉德音日前的論調(diào)，「以后有機(jī)會(huì)，短期沒規(guī)劃」。

　　劉德音日前強(qiáng)調(diào)，臺(tái)積電在北中南的投資規(guī)劃各占三分之一，5 納米制程以南科為主，預(yù)計(jì)會(huì)占六、七成，2 納米制程投資將在竹科二期擴(kuò)大地，竹科擴(kuò)大二期如果不夠的話，中科臺(tái)積電廠區(qū)旁邊還有一塊土地可供后續(xù)使用。

　　臺(tái)積電的晶圓制造制程已發(fā)展到 2 納米，并朝 1 納米甚至埃米等級(jí)的制程加速布局。沉榮津也曾允諾，將竭力協(xié)助臺(tái)積電在 1 納米與各項(xiàng)投資上，解決土地、水、電等需求，要維持其在先進(jìn)制程保持全球領(lǐng)先地位。

　　高市府官員透露，臺(tái)積正持續(xù)在探尋「2 納米以后」的設(shè)廠用地，曾為此接觸過市府，其需求是要能有一塊完整且既成的設(shè)廠用地，而橋頭科、路竹科，都在其中長期設(shè)廠投資的探詢之列，不過考量用地大小，橋頭科更為適宜。

　　不僅臺(tái)積電開始超前部署覓地，行政院也規(guī)劃在 2021 年至 2025 年間，投入 43.72 億元推動(dòng)「Å(埃米)世代半導(dǎo)體」計(jì)畫，要先由政府「花學(xué)費(fèi)」，從設(shè)備，儀器，材料與製程技術(shù)瓶頸等探路，作為半導(dǎo)體業(yè)界未來投資方向的「探照燈」。

　　根據(jù)規(guī)劃，中國臺(tái)灣科技部長吳政忠所提出六個(gè)加強(qiáng)發(fā)展的主軸，其一為攸關(guān)島內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的「Å 世代半導(dǎo)體」，意指半導(dǎo)體在進(jìn)入 3 奈米制程后，接下將進(jìn)入Å(埃米) 領(lǐng)域，因此政府與業(yè)界也開始著手布局。

　　政院官員透露，半導(dǎo)體技術(shù)在 1 納米以下會(huì)開始遇到瓶頸，但并非不可突破，因半導(dǎo)體界尚無如此前瞻的研究，產(chǎn)業(yè)界也尚無馀力處理，因此在諮詢過半導(dǎo)體界意見后，挑出基本可探索的方向，進(jìn)行前瞻技術(shù)研究，建立此領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)能量。

　　但臺(tái)積電羅鎮(zhèn)球今年八月在一個(gè)演講中曾表示，目前為止，我們看到 3 納米、2 納米、1 納米都沒有什么太大問題。

　　設(shè)備和材料都已經(jīng)準(zhǔn)備好?

　　來自日媒的報(bào)道稱，在不久前舉辦的線上活動(dòng)中，歐洲微電子研究中心 IMEC 首席執(zhí)行官兼總裁 Luc Van den hove 在線上演講中表示，在與 ASML 公司的合作下，更加先進(jìn)的光刻機(jī)已經(jīng)取得了進(jìn)展。

　　Luc Van den hove 表示，IMEC 的目標(biāo)是將下一代高分辨率 EUV 光刻技術(shù)高 NA EUV 光刻技術(shù)商業(yè)化。由于此前得光刻機(jī)競爭對(duì)手早已經(jīng)陸續(xù)退出市場，目前 ASML 把握著全球主要的先進(jìn)光刻機(jī)產(chǎn)能，近年來，IMEC 一直在與 ASML 研究新的 EUV 光刻機(jī)，目前目標(biāo)是將工藝規(guī)模縮小到 1nm 及以下。

　　目前 ASML 已經(jīng)完成了 NXE:5000 系列的高 NA EUV 曝光系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)，至于設(shè)備的商業(yè)化。要等到至少 2022 年，而等到臺(tái)積電和三星拿到設(shè)備，之前要在 2023 年。

　　與此同時(shí)，臺(tái)積電在材料上的研究，也讓 1nm 成為可能。

　　臺(tái)積電和交大聯(lián)手，開發(fā)出全球最薄、厚度只有 0.7 納米的超薄二維半導(dǎo)體材料絕緣體，可望借此進(jìn)一步開發(fā)出 2 納米甚至 1 納米的電晶體通道，論文本月成功登上國際頂尖期刊自然期刊(nature)。

　　國立交通大學(xué)電子物理系張文豪教授研究團(tuán)隊(duì)在科技部長支持下，與臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司合作，合作研究開發(fā)出全球最薄、厚度僅 0.7 納米、大面積晶圓尺寸的二維半導(dǎo)體材料絕緣層，臺(tái)積電表示，關(guān)鍵則在于單晶氮化硼技術(shù)的重大突破，將來可望藉由這項(xiàng)技術(shù)，進(jìn)一步開發(fā)出 2 納米甚至 1 納米的電晶體通道。

　　目前臺(tái)積電正在推動(dòng) 3 納米的量產(chǎn)計(jì)劃，指的就是電晶體通道尺寸，通道做的越小，電晶體尺寸就能越小，而在不斷微縮的過程中，電子就會(huì)越來越難傳輸，導(dǎo)致電晶體無法有效工作，目前二維半導(dǎo)體材料是現(xiàn)在科學(xué)界認(rèn)為最有可能解決瓶頸的方案之一。

　　二維半導(dǎo)體材料特性就是很薄，平面結(jié)構(gòu)只有一兩個(gè)原子等級(jí)的厚度，張文豪指出，但也因此傳輸中的電子容易受環(huán)境影響，所以需要絕緣層來阻絕干擾，目前半導(dǎo)體使用的絕緣層多半是氧化物，一般做到 5 納米以下就相當(dāng)困難，無法小于 1 納米，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的單晶氮化硼生長技術(shù)，成功達(dá)成 0.7 納米厚度的絕緣層。

　　文章第一作者臺(tái)積電技術(shù)主任陳則安，為清大化學(xué)系博士，他表示，單晶是指單一的晶體整齊排列，單晶對(duì)于未來半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)比較有幫助，因?yàn)榧僭O(shè)絕緣層不是單晶結(jié)構(gòu)，中間會(huì)出現(xiàn)很多缺陷，電阻經(jīng)過的時(shí)候可能被缺陷影響，導(dǎo)致效能變差，實(shí)驗(yàn)也已證實(shí)會(huì)有影響，未來還需要更多研究。

　　陳則安說，過去科學(xué)界認(rèn)為，銅上不太可能出現(xiàn)單晶生長，但是研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，微米單位范圍內(nèi)氮化硼有同向生長的狀況，排列出單一晶體，因此透過分析這極小的區(qū)域，調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)和選擇材料，成功克服障礙，不但可以單晶生長，還能做到大面積二吋晶圓的尺寸。

　　臺(tái)積電處長李連忠曾經(jīng)是中研院原分所研究員，他表示，臺(tái)積電研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過基礎(chǔ)研究后，找到問題和突破可能性，跟交大化學(xué)氣相沉積實(shí)驗(yàn)室合作，讓氮化硼單晶在銅上生長，作為保護(hù)二維半導(dǎo)體材料的通道，目前無法說明量產(chǎn)時(shí)間，還有很多關(guān)鍵技術(shù)要突破，例如金屬接觸和元件優(yōu)化，但是的確對(duì)于未來電晶體尺寸再縮小將有幫助。
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