大家好，今天小編關(guān)注到一個(gè)比較有意思的話(huà)題，就是關(guān)于芯片制造設備瓶頸的問(wèn)題，于是小編就整理了2個(gè)相關(guān)介紹芯片制造設備瓶頸的解答，讓我們一起看看吧。

中國如何突破芯片人才缺乏的瓶頸？

推動(dòng)高校與區域內半導體芯片材料領(lǐng)域骨干企業(yè)、國家公共服務(wù)平臺、科技創(chuàng )新平臺、產(chǎn)業(yè)化基地和地方政府等合作，通過(guò)借鑒海外企業(yè)的經(jīng)驗以及引進(jìn)人才的辦法，鼓勵半導體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室和科創(chuàng )中心招聘一批海內外優(yōu)秀科研人才，推介筑巢引鳳、引智育才政策，以最短的時(shí)間縮小與國外水平的差距。

芯片最小能做到多少納米，達到極限后，該如何突破瓶頸？

    目前，手機處理器是7nm，臺積電即將量產(chǎn)5nm芯片，未來(lái)還有3nm、2nm，甚至1nm。根據臺積電研發(fā)負責人在談?wù)摪雽w工藝極限問(wèn)題時(shí)，認為到了2050年，晶體管可以達到氫原子尺度，即0.1nm，那么半導體工藝的“物理極限”是什么呢？

    首先，我們了解一下芯片的制程工藝。華為的麒麟990處理器，指甲殼大小，集成了上百億的晶體管，單個(gè)晶體管的結構如下圖所示▼。

    在晶體管中，電流是從源極（Source）流向漏極（Drain），而柵極（Gate）相當于閘門(mén)，主要負責兩端源極和漏極的通斷。通代表1，斷代表0，這樣就實(shí)現了計算機世界的0、1運算。柵極的寬度，也稱(chēng)為刪長(cháng)，就是所說(shuō)的xx nm制程工藝。

    通常來(lái)說(shuō)，制程工藝越小，晶體管刪長(cháng)越小，電流通過(guò)時(shí)的損耗越少，表現出來(lái)就是手機常見(jiàn)的發(fā)熱和功耗。同時(shí)，單位面積的芯片可以容納更多的晶體管。因此，晶圓代工廠(chǎng)不斷的升級技術(shù)，力求將柵極寬度做的越來(lái)越窄。然而，工藝的提升會(huì )受到光刻機技術(shù)、芯片“物理極限”等多方面因素的限制。

    ①更換材料。目前，芯片采用的是硅基半導體結構，根據臺積電的規劃，今年實(shí)現5nm工藝，2022年實(shí)現3nm工藝，2024年實(shí)現2nm工藝，正在逼近1nm。2017年，IBM科研團隊在實(shí)驗室環(huán)境下，使用碳納米材料，制造出了1nm的晶體管，1nm工藝后的芯片，可能采用納米片、碳納米管等新材料。

    ②結構的升級。目前，芯片制造采用了FinFET結構，隨著(zhù)工藝的提升，FinFET技術(shù)探底，新的結構將會(huì )誕生。2nm技術(shù)節點(diǎn)將會(huì )愛(ài)用Forsheet結構，1nm節點(diǎn)是采用CFET結構。

按理論來(lái)說(shuō)，芯片的最小制程為0.5納米，因為硅原子的直徑為0.22納米，算上兩者之間的距離也就是0.5納米。但是嚴格按照摩爾定律的話(huà)，那么芯片的最小制程就是3納米，一旦小于3納米，就會(huì )發(fā)生量子遂穿效應，導致芯片的穩定性受到影響。

現在最先進(jìn)的制程工藝也就是7納米，明年和后年，臺積電和三星將量產(chǎn)采用5納米和3納米制程工藝的芯片。如果說(shuō)到2022年時(shí)，3納米制程的芯片被制造出來(lái)，那么接下來(lái)傳統采用硅基晶體管的芯片也將走到盡頭。至于如何破局也只有三個(gè)辦法:第一:開(kāi)發(fā)替代硅基晶體管的新材料；第二，大力發(fā)展新型計算機；第三，試著(zhù)打破摩爾定律，繼續采用硅基晶體管，進(jìn)一步發(fā)掘其潛力。目前來(lái)看，第一，第二種辦法科學(xué)家們正在嘗試，并且取得了些許進(jìn)展。至于是否敢于突破摩爾定律的限制，還得看具體的實(shí)驗研究。

事實(shí)上，現在的手機，電腦在日常使用時(shí)性能已經(jīng)過(guò)剩了，也就是說(shuō)，芯片基于7納米制程的工藝基本上已經(jīng)夠用了。畢竟芯片的制程優(yōu)勢，并不能讓使用者很明顯的感受的到，也就是說(shuō)，在日常的使用中，手機安裝10納米制程工藝的芯片和7納米制程工藝的芯片展現出來(lái)的性能，使用者并不能明顯的感覺(jué)到兩者之間的差異。但是，人類(lèi)對最新科技的不懈追求是無(wú)止境的，也只有這樣，才能促進(jìn)科技和技術(shù)的不斷發(fā)展，使人類(lèi)文明越來(lái)越好，越來(lái)越先進(jìn)。

如果當芯片制程工藝達到3納米后，也就只有上文所列出的三個(gè)辦法，去進(jìn)一步促進(jìn)芯片工藝的進(jìn)展了。現在來(lái)看，量子計算機的發(fā)展有了較大的進(jìn)步，國外和國內對于量子計算機的研究都持續了較長(cháng)的時(shí)間，谷歌公司研發(fā)的Sycamore量子計算機是由53個(gè)量子組成的，而國內研發(fā)的量子計算機是由10個(gè)量子組成。可以說(shuō)，在量子計算機的研究上，已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展，但是距離實(shí)用化，還有很長(cháng)的路要走。要知道量子計算機產(chǎn)生的熱量是非常大的，也需要無(wú)數的電線(xiàn)，導致其體積小不下來(lái)，根本無(wú)法和當今的筆記本相比。想要量子計算機得到發(fā)展，就必須解決散熱問(wèn)題，和體積小型化問(wèn)題。

而采用新材料取代現有的硅基晶體管和硅基芯片也在研發(fā)之中，如，碳納米管晶體管，氮化鎵，砷化銦鎵等等。對于碳納米管來(lái)說(shuō)，國內和國外沒(méi)有多大的差距，基本上處于同一層次。但是其他材料國外也做過(guò)相關(guān)的實(shí)驗，至于國內是否做過(guò)也無(wú)法得知。總之，開(kāi)發(fā)替代硅晶體管的新材料勢在必行的，這還需要科學(xué)家進(jìn)一步的進(jìn)行研究。

最后就是摩爾定律了，在摩爾定律的限制下，芯片的制程工藝為3納米。但是能否做出小于3納米的芯片并讓其穩定的運行，還需要展開(kāi)相關(guān)的實(shí)驗。

到此，以上就是小編對于芯片制造設備瓶頸的問(wèn)題就介紹到這了，希望介紹關(guān)于芯片制造設備瓶頸的2點(diǎn)解答對大家有用。