從目前的芯片制程技術(shù)上來(lái)看，1nm(納米)確實(shí)將近達(dá)到了極限!為什么這么說(shuō)呢?芯片是以硅為主要材料而制造出來(lái)的，硅原子的直徑約0.23納米，再加上原子與原子之間會(huì)有間隙，每個(gè)晶胞的直徑約0.54納米(晶胞為構(gòu)成晶體的最基本幾何單元)!1納米只有約2個(gè)晶胞大小。

1納米單位到底有多小?

納米也屬于長(zhǎng)度單位，可能很多人不了解它到底有多小?毫米(mm)、厘米(cm)、米(m)大家都比較熟悉，10mm=1cm，100cm=1m，1mm=1/1000m。單位長(zhǎng)度由大到小排列依次為：米(m)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)，1m=1000mm，1mm=1000μm，1μm=1000nm，即1nm=10^-9m，相當(dāng)于1米平均分成10億份!每一份為1nm。

XX nm制造工藝是什么概念?

芯片的制造工藝常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm來(lái)表示，比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm制造工藝?，F(xiàn)在的CPU內(nèi)集成了以億為單位的晶體管，這種晶體管由源極、漏極和位于他們之間的柵極所組成，電流從源極流入漏極，柵極則起到控制電流通斷的作用。

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展遵循摩爾定律，每過(guò)大約兩年的時(shí)間，芯片內(nèi)部的晶體管數(shù)量就會(huì)增加一倍，相當(dāng)于性能翻倍增長(zhǎng)。之前的28nm、14nm以及7nm芯片，都驗(yàn)證了摩爾定律，可以說(shuō)這個(gè)規(guī)律是計(jì)算機(jī)和芯片領(lǐng)域的核心指導(dǎo)思想，時(shí)至今日仍然在發(fā)揮作用。

但是自從5nm芯片誕生之后，半導(dǎo)體公司們就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：越是先進(jìn)的芯片，越是難以突破，等到3nm和2nm時(shí)代，摩爾定律就有可能失效，整個(gè)行業(yè)也將陷入瓶頸。這不是杞人憂天，而是可預(yù)見(jiàn)的現(xiàn)實(shí)，如今的5nm芯片已經(jīng)難住了很多代工廠，更別說(shuō)3nm和2nm了。

目前來(lái)看，全球范圍內(nèi)只有兩家廠商能夠完成5nm芯片的量產(chǎn)，分別是臺(tái)積電和三星，強(qiáng)如英特爾都做不到。而與臺(tái)積電相比，三星無(wú)論是技術(shù)完善程度，還是產(chǎn)能和客戶實(shí)力，都要略遜一籌，前者是全球公認(rèn)的第一大芯片代工廠。

既然身為行業(yè)第一，那么臺(tái)積電肯定有過(guò)人的地方，除了所占的市場(chǎng)份額超過(guò)一半之外，臺(tái)積電還專注于技術(shù)研發(fā)工作，它的目標(biāo)始終是突破更先進(jìn)的芯片制程。而就在5月18日這一天，臺(tái)積電傳來(lái)新消息，與臺(tái)灣大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)手攻克了1nm芯片的關(guān)鍵技術(shù)。

據(jù)了解，1nm制程是硅基芯片能達(dá)到的物理極限，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)滿足不了它的生產(chǎn)制造了，于是臺(tái)積電就另辟蹊徑，開(kāi)始尋找新型材料。而這時(shí)麻省理工學(xué)院剛好發(fā)現(xiàn)了一種半金屬鉍電極，可以作為二維材料用于1nm芯片，所以就與臺(tái)積電展開(kāi)了合作。

隨著全球科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芯片制造技術(shù)的重要性與日遞增。尤其是在美國(guó)修改芯片規(guī)則之后，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始布局芯片的技術(shù)研發(fā)。

比如歐盟，就有17個(gè)國(guó)家共同簽署了《歐洲處理器發(fā)展聲明》，計(jì)劃在2年~3年的時(shí)間內(nèi)投入1450億歐元，來(lái)發(fā)展歐洲的處理器技術(shù)。而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的芯片市場(chǎng)，也由于臺(tái)積電的無(wú)法自由出貨，走上了一條獨(dú)立自主的道路。

為了幫助企業(yè)擺脫芯片領(lǐng)域“卡脖子”的局面，中科院等國(guó)內(nèi)高校也就芯片制造技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行了布局。在這樣的局面之下，越來(lái)越多與芯片制造有關(guān)的技術(shù)開(kāi)始得到突破。

早在2021年，清華工物系就在對(duì)新型加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”的研究中，取得重大的科研進(jìn)展。該研究報(bào)告了一種新型粒子加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”的首個(gè)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并且，有望在EUV光刻機(jī)中進(jìn)行使用。

時(shí)隔僅一年之后，清華大學(xué)再度就科研項(xiàng)目進(jìn)行官宣，國(guó)產(chǎn)1nm晶體管技術(shù)技術(shù)也終于迎來(lái)了突破。

據(jù)了解，3月10日，清華大學(xué)在官方微博中發(fā)布消息，“清華大學(xué)集成電路學(xué)院任天令教授團(tuán)隊(duì)，在小尺寸晶體管的研究方面取得了重大進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)了具有亞1納米柵極長(zhǎng)度的晶體管，并具有良好的電學(xué)性能?！?

臺(tái)積電在芯片制程上不斷向前發(fā)展，7nm、5nm工藝對(duì)臺(tái)積電而言，已經(jīng)成為小兒科，4nm芯片的產(chǎn)能也在不斷提升中。

根據(jù)臺(tái)積電方面發(fā)布的消息可知，3nm芯片將會(huì)如期量產(chǎn)，預(yù)計(jì)上市時(shí)間為今年第四季度。

2nm芯片上，臺(tái)積電也是順風(fēng)順?biāo)?，將?huì)在3月份正式對(duì)外公布全新的Nanosheet / Nanowire 的晶體管架構(gòu)，并采用新的材料。

即便是在1nm芯片上，臺(tái)積電也在快速前進(jìn)，有消息稱，臺(tái)積電在1nm芯片上已經(jīng)取得了突破。

為此，臺(tái)積電已經(jīng)明確表示，其在中科園區(qū)內(nèi)建設(shè)2nm芯片工廠，占地超100公頃，總投資約在2300億元，另外，1nm芯片工廠也將落戶在中科園區(qū)內(nèi)。

臺(tái)積電1nm芯片，這次輪到看我們了

都知道，臺(tái)積電已經(jīng)明確表示，其在2nm芯片將會(huì)采用全新的Nanosheet / Nanowire 的晶體管架構(gòu)并采用新的材料。

而1nm芯片是比2nm芯片更先進(jìn)的工藝，在2nm芯片上可以采用二維材料，但在1nm芯片就不太可行了。

因?yàn)榕_(tái)積電與麻省理工學(xué)院一直都在研發(fā)1nm芯片，并且已經(jīng)取得了突破，但在芯片材料上，將會(huì)用到鉍電極的物質(zhì)。

根據(jù)麻省理工發(fā)布的消息可知，二維材料做芯片可以提升性能，但二維材料存在的高電阻、低電流問(wèn)題，成為學(xué)界的一大難點(diǎn)。