《電子技術(shù)應(yīng)用》
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臺(tái)積電開始為1nm做準(zhǔn)備

2020-12-28
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 臺(tái)積電 1nm

  據(jù)臺(tái)媒經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)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,。中國臺(tái)灣行政院副院長沉榮津也曾允諾,,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)「?(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「? 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?(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)??s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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