筆者（本文作者湯之上?。┰谌毡疽?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/DRAM" target="_blank">DRAM席卷世界的時(shí)候，就成為半導(dǎo)體技術(shù)人員（到2002年為止的16年時(shí)間里一直是技術(shù)人員）,。從那以后,，我覺(jué)得半導(dǎo)體沒(méi)有像今天這樣被世界所關(guān)注。這就會(huì)牽扯起一個(gè)老生常談的問(wèn)題——摩爾定律何時(shí)會(huì)迎來(lái)終結(jié),？“和”半導(dǎo)體的微縮何時(shí)停止,？

　　在1980年代后半期到1990年代中期的時(shí)候，由于干法蝕刻等使用等離子的過(guò)程造成的charging damage嚴(yán)重,，半導(dǎo)體的進(jìn)一步微縮被認(rèn)為是不可能的,。然而，日本的技術(shù)人員們進(jìn)行了先驅(qū)性的研究。之后,，日美進(jìn)行了徹底地研究的結(jié)果是,，到現(xiàn)在為止仍然持續(xù)使用等離子的干法蝕刻。因此,，在這方面看,，半導(dǎo)體微縮是不會(huì)停止的。

　　之后,，我記得再次開(kāi)始談及“半導(dǎo)體的微縮已經(jīng)到了極限了嗎,？”是在ArF曝光設(shè)備在2006年達(dá)到了分辨率極限的時(shí)候（圖1）。當(dāng)時(shí)筆者是同志社大學(xué)經(jīng)營(yíng)學(xué)的老師,，接受了某個(gè)半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)委托研究，對(duì)當(dāng)時(shí)與最先進(jìn)的精細(xì)化相關(guān)的關(guān)鍵人物們說(shuō)：“你覺(jué)得半導(dǎo)體的精細(xì)化極限是幾nm,？”進(jìn)行了這樣的聽(tīng)取調(diào)查,。

　　圖1.光刻的原理和歷史

　　現(xiàn)在重新審視這個(gè)調(diào)查結(jié)果，相當(dāng)有趣,。因此,，本文就“半導(dǎo)體的微縮何時(shí)停止？”以及“摩爾法則何時(shí)會(huì)迎來(lái)終結(jié),？”為主題,。

　　2007年進(jìn)行的微縮調(diào)查

　　2006年左右，邏輯器件半導(dǎo)體的微縮正在從65nm向45nm發(fā)展,。但是,，當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的曝光設(shè)備ArF（現(xiàn)在稱(chēng)為ArF干法）已經(jīng)達(dá)到了分辨率極限，而作為下一代曝光設(shè)備的候補(bǔ)的EUV（極端紫外線(xiàn)）問(wèn)題堆積如山,，甚至連R&D設(shè)備都不存在,。因此，“半導(dǎo)體的微縮不是已經(jīng)結(jié)束了嗎,？”這樣的氣氛在半導(dǎo)體業(yè)界飄浮著,。

　　當(dāng)時(shí)還是同志社大學(xué)經(jīng)營(yíng)學(xué)老師的筆者說(shuō)：“半導(dǎo)體的微縮什么時(shí)候停止？”受此委托研究的影響,，2007年7～9月（整整2個(gè)月）環(huán)游世界,，訪問(wèn)了尖端半導(dǎo)體制造商、制造設(shè)備和材料制造商,、美國(guó)的財(cái)團(tuán)SEMATECH和歐洲imec,，對(duì)與微縮相關(guān)的關(guān)鍵人物進(jìn)行了調(diào)查。

　　當(dāng)時(shí)詢(xún)問(wèn)的時(shí)候,，我們把邏輯器件和內(nèi)存分開(kāi)來(lái)看,。問(wèn)題包括例如你覺(jué)得半間距（hp）以幾nm的界限會(huì)是什么“。回顧當(dāng)時(shí),，最細(xì)微的金屬布線(xiàn)（M1）的間距與技術(shù)節(jié)點(diǎn)大致成比例關(guān)系,，所以上述問(wèn)題是”M1的hp界限是多少nm？“（圖2）,。

　　圖2.半導(dǎo)體微縮的推移和將來(lái)預(yù)測(cè)出自：平本俊郎（東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所）

　　另外,，關(guān)于存儲(chǔ)器，NAND型閃存持續(xù)進(jìn)行二維微縮,，其水平比DRAM先進(jìn),，所以詢(xún)問(wèn)的是”您認(rèn)為NAND閃存的微配線(xiàn)M1（或柵極長(zhǎng)度）的hp是幾nm？“這樣的問(wèn)題,。圖3展示出了這樣進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果,。A、B…,、Z表示了回答筆者提問(wèn)的技術(shù)人員的序列號(hào)（時(shí)間上按A→B→…,、Z的順序進(jìn)行了調(diào)查）。

　　圖3.2007年調(diào)查時(shí)的”,、微縮界限是,？“（hp、nm）

　　微縮的極限被輕易打破

　　從結(jié)果來(lái)看,，當(dāng)時(shí)有不少技術(shù)人員認(rèn)為邏輯器件上hp為45nm的時(shí)候是極限,，而內(nèi)存則在hp為32nm的時(shí)候是極限。這種微縮的界限是通過(guò)延長(zhǎng)ArF干法的ArF浸液和SADP（Self-Arigined Double Patterning,、）等技術(shù)簡(jiǎn)單地被打破的,。即使當(dāng)時(shí)有相當(dāng)多的技術(shù)人員認(rèn)為”像浸液一樣復(fù)雜的曝光設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)“、”即使SADP微縮了也不會(huì)提高成品率“,。

　　值得一提的是,，在訪問(wèn)TSMC以調(diào)查的時(shí)候，筆者聯(lián)系了TSMC的朋友,，讓他們聚集了5~6個(gè)主管級(jí)別的人,。筆者在臺(tái)灣新竹的TSMC會(huì)議室，將之前的聽(tīng)取調(diào)查結(jié)果（A至X）投射到幻燈片上,。

　　當(dāng)時(shí)聚集在一起的TSMC相關(guān)人員全體大笑起來(lái),。而且，”你在說(shuō)什么呢,，hp45nm和hp32nm是極限之類(lèi)的蠢話(huà),？我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了22nm了？“,。其中的2人也回答了我提的問(wèn)題,，他們給出的答案分別是hp16nm和hp10nm,。

　　我認(rèn)為T(mén)SMC從2018年開(kāi)始量產(chǎn)的7nm的M1在hp18nm左右，2020年量產(chǎn)的最先進(jìn)5nm的M1在hp16nm附近,。因此,，臺(tái)積電當(dāng)時(shí)的極限說(shuō)法在2020年被打破。至于剩下的hp10nm,，我認(rèn)為在TSMC的3nm,，未來(lái)的2nm上接近其界限，如果再實(shí)現(xiàn)下一個(gè)1.5nm～1nm的話(huà),，這個(gè)極限就會(huì)被打破,。

　　關(guān)于EUV的調(diào)查

　　從”微縮極限的hp是多少nm“的調(diào)查中可以看出，2007年的時(shí)候正在開(kāi)發(fā)極為困難的EUV,，筆者對(duì)A~Z的相關(guān)人員說(shuō)：”EUV的量產(chǎn)機(jī)是不是不能實(shí)現(xiàn)呢,？“針對(duì)這樣的問(wèn)題，他們給出結(jié)果如圖4所示,。

　　圖4.2007年的調(diào)查”EUV的量產(chǎn)機(jī)是不是不能實(shí)現(xiàn),？“的結(jié)果

　　這里，將圖4分成兩部分,，分別是半導(dǎo)體廠商的光刻技術(shù)人員、光刻相關(guān)的制造設(shè)備或材料制造商的技術(shù)人員以及光刻以外的技術(shù)人員,。又或者分成半導(dǎo)體廠商的集成技術(shù)人員和光刻以外的制造設(shè)備或材料相關(guān)人員,。

　　于是，在18名光刻相關(guān)人員中,，超過(guò)半數(shù)的10人回答”是（即不能進(jìn)行EUV量產(chǎn)機(jī)）“（圖4-1）,。另一方面，除了光刻以外的10名相關(guān)人員中有7人回答”NO（也就是EUV量產(chǎn)機(jī)可以）“（圖4-2）,。這個(gè)對(duì)比實(shí)在有趣,。

　　光刻相關(guān)人員大概是因?yàn)閷?duì)EUV開(kāi)發(fā)的困難非常了解，才會(huì)覺(jué)得”無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)機(jī)“,。然而,，除了光刻以外的相關(guān)人員卻從一開(kāi)始就不相信光刻專(zhuān)家，認(rèn)為”光刻專(zhuān)家總是說(shuō)做不到而鬧得不可開(kāi)交“,。

　　并且從結(jié)果來(lái)看,，2019年TSMC在7nm+的時(shí)候大量應(yīng)用EUV光刻機(jī)，2020年布線(xiàn)也適用EUV的5nm上升了,。因此,，證明了光刻專(zhuān)家說(shuō)的話(huà)不正確。也就是說(shuō),，不要相信光刻專(zhuān)家”做不到“比較好,。

　　這樣,，在半導(dǎo)體業(yè)界歷史上，微縮的極限說(shuō)總是被打破,，雖然步伐雖然慢下來(lái),，但是沒(méi)有停止。那么,，今后的前景如何呢,？

　　關(guān)于微縮，從2001年國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖（International Technology Roadmap for Semiconductors,、ITRS）可以看到,。如果按照這個(gè)路線(xiàn)圖繼續(xù)前進(jìn)，走在最尖端的是量產(chǎn)PC用處理器的美國(guó)Intel,，所以這個(gè)路線(xiàn)圖又被稱(chēng)為”Intel Technology Roadmap for Semiconductor“（Intel的路線(xiàn)圖）,。

　　然而，在Intel 的10nm于2016年失敗時(shí)以后,，ITRS也在當(dāng)年結(jié)束,，之后被International Roadmap for Devices and Systems（IRDS）繼承，但是已經(jīng)沒(méi)有人再說(shuō)這是”Intel的路線(xiàn)圖“了,。并且,，代替Intel躍居到微縮最前端的是TSMC，半導(dǎo)體的路線(xiàn)圖比起IRDS,，感覺(jué)歐洲財(cái)團(tuán)imec發(fā)表的東西更接近現(xiàn)實(shí),。

　　邏輯器件CMOS的進(jìn)化與微縮

　　圖5顯示了1990年到2030年CMOS進(jìn)化和精細(xì)化的實(shí)際成果和預(yù)測(cè)。通過(guò)這張圖,，可以一覽精細(xì)化的過(guò)去,、現(xiàn)在、未來(lái),。對(duì)筆者來(lái)說(shuō)是一幅令人感動(dòng)的圖,。

　　圖5.邏輯器件CMOS的技術(shù)進(jìn)化

　　直到2000年代中期，IBM的Robert H.Dennard提倡的定標(biāo)規(guī)則的微縮才進(jìn)展順利,。也就是說(shuō),，2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了70%的微縮，提高了晶體管的工作速度,、降低耗電和集成度,。但是，從2003年左右開(kāi)始,，柵極長(zhǎng)度的微縮速度降低了,。從這時(shí)候開(kāi)始，即使微縮晶體管的動(dòng)作速度也無(wú)法提高,。因此,，作為輔助技術(shù),，產(chǎn)業(yè)界開(kāi)始導(dǎo)入Cu/Low-k配線(xiàn)、應(yīng)變硅（Strain Si）,、High-k/Metal門(mén),、FinFETs等。

　　另外,，圖5中寫(xiě)著”Dense Metal Pichi“的最細(xì)微的配線(xiàn)（M1）的定標(biāo)有時(shí)一邊減速一邊繼續(xù),。

　　并且，在2016年Intel 10nm的失敗之后,，微縮的主角轉(zhuǎn)移到了TSMC,。在該圖中，試著寫(xiě)入了預(yù)計(jì)2018年以后TSMC量產(chǎn)以及今后量產(chǎn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn),。

　　比較imec的路線(xiàn)圖和TSMC的量產(chǎn)時(shí)間表可以看到,，雖然EUV的適用時(shí)期一致，但在CMOS中使用Gate All Arround（GAA）結(jié)構(gòu)的Nanosheets的時(shí)期不同,。imec設(shè)想為3nm,，但目前投入該節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)的TSMC依然使用的是FinFET工藝，他們計(jì)劃從2nm開(kāi)始采用Nanosheets,。

　　不管怎樣,，到2030年，柵極長(zhǎng)度和微布線(xiàn)M1的微縮都不會(huì)停止,。根據(jù)這個(gè)圖,，今后10年內(nèi)，甚至不會(huì)減速,。相反，如果在1nm處采用了被稱(chēng)為2D channels的新CMOS結(jié)構(gòu),，則柵極長(zhǎng)度的微縮將進(jìn)步很多,。

　　晶體管和微細(xì)布線(xiàn)的微縮

　　圖6展示出了伴隨邏輯器件微縮的晶體管結(jié)構(gòu)的變遷。

　　如圖所示,，從3nm到2nm,，晶體管從FinFET變化為Nanosheets。另外,，imec認(rèn)為從2nm到1.5nm,，分開(kāi)nMOS和pMOS的Forksheets很有前途。與此相對(duì),，在TSMC的量產(chǎn)計(jì)劃中,，在2nm處使用Nanosheets的樣子，卻沒(méi)有聽(tīng)到采用Forksheets的說(shuō)法,。

　　圖6.邏輯器件微縮的路線(xiàn)圖（晶體管）

　　另外,，imec設(shè)想在1.5nm附近沿縱向形成nMOS和pMOS的Compulementary FET（CFET）,，但這在TSMC的研發(fā)路線(xiàn)圖中也沒(méi)看到任何蛛絲馬跡。但是,，對(duì)于預(yù)計(jì)1nm以及之后登場(chǎng)的2D atomic channeels,，TSMC也進(jìn)行著同樣的研發(fā)。

　　像這樣,，晶體管有各種各樣的選擇,，感覺(jué)真的快要進(jìn)化了。不過(guò),，微細(xì)布線(xiàn)的開(kāi)發(fā)相當(dāng)嚴(yán)重,。在當(dāng)前成為主流的Cu布線(xiàn)中，當(dāng)布線(xiàn)寬度被精細(xì)化時(shí),，由于Cu的灰度引起的散射和由于擋板金屬的散射而引起的抵抗增加成為大問(wèn)題（圖7）,。

　　圖7.微細(xì)布線(xiàn)微縮的路線(xiàn)圖

　　目前的Cu Dual Damascene只能使用到3nm，從2nm開(kāi)始將Ru用于VIA的Hybrid,，在1.5nm處將Ru等直接加工（Subtractive）,，然后有必要將層間絕緣膜制成Air Gap。此外,， 1nm及其以上需要探索完全新的材料,。

　　綜上所述，到2030年為止,，晶體管結(jié)構(gòu)有各種各樣的候補(bǔ),，但是伴隨著布線(xiàn)的精細(xì)化，電阻增大的問(wèn)題難以避免,，如果要進(jìn)行批量生產(chǎn),，必須要對(duì)此進(jìn)行材料變更等相當(dāng)大膽的研發(fā)。

　　EUV微縮的路線(xiàn)圖

　　如上所述,，從現(xiàn)在到2030年之間,，晶體管在改變結(jié)構(gòu)的同時(shí)，微細(xì)布線(xiàn)在改變形成方法和材料的同時(shí),，繼續(xù)進(jìn)行微縮,。為此作為必要的EUV會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？

　　圖8展示出了EUV微縮路線(xiàn)圖,。在當(dāng)前最尖端的微縮中,，使用鏡頭開(kāi)口數(shù)NA＝0.33的EUV（以下稱(chēng)為ReglarNA）。此后,，為了更精細(xì)化,，在下四個(gè)階段的路線(xiàn)圖中實(shí)行EUV微縮（與圖8的編號(hào)稍有偏差）。

　　圖8.EUV光刻微縮的路線(xiàn)圖

　　1.28～32nm間距的微細(xì)加工是ReglarNA EUV單曝光的極限,。

2.在22～24nm間距的情況下,，在ReglarNA的EUV下進(jìn)行SADP

3.在18nm間距以后,，使用NA=0.55（稱(chēng)為HighNA）的EUV

4.為了進(jìn)一步的精細(xì)加工，使用High NA+SADP

　　如上展示了到2030年為止得EUV微縮路線(xiàn)圖,。問(wèn)題是,，ReglarNA的EUV值為160~180億日元，而在2024年左右登場(chǎng)的High NA的EUV值則達(dá)到480億日元,。到底,，使用如此高額的曝光設(shè)備制造的邏輯半導(dǎo)體作為商務(wù)成立嗎？使用HighNA EUV時(shí)的晶圓成本又是一個(gè)要考慮的問(wèn)題,。

　　據(jù)說(shuō)HighNA的EUV登場(chǎng)是在2024年左右,。用TSMC的技術(shù)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)大約是2nm。該設(shè)想與imec也相同,，在對(duì)2nm+這一世代應(yīng)用High NA EUV光刻機(jī)的前提下,，我們計(jì)算一下芯片的成本（圖9）。

　　圖9.使用HighNA EUV時(shí)的晶圓成本

　　在該計(jì)算中,，假定（1）HighNA的EUV設(shè)備價(jià)格是ReglarNA的EUV的1.5倍,，（2）吞吐量不變。因此,，ReglarNA的EUV值為180億日元的話(huà),，HighNA的EUV值必須是270億日元（如果傳聞中480億日元的話(huà)，以下的計(jì)算是不成立的）,。

　　在該假設(shè)進(jìn)行下的話(huà),，在芯片制造過(guò)程中，有形成晶體管的Front End of Line（FEOL）,、連接晶體管和配線(xiàn)的通道等Middle of Line（MOL）,、形成多層布線(xiàn)的Back End of Line（BEOL）等3個(gè)工序。

　　在2nm+的技術(shù)節(jié)點(diǎn)中,，關(guān)于是否使用High NA的EUV,，使用的話(huà)要使用多少，為此我們?cè)?種情況下比較芯片成本,。

　　1.將Regular NA的EUV應(yīng)用于14層，將ArF浸沒(méi)式應(yīng)用于2層時(shí)的芯片成本設(shè)為”1“,?？赡苡泻芏郣eglarNA的EUF+SADP的工序。2.作為前期采用的方案,，如果High NA的EUV是4層,，Regular NA的EUV是6層，ArF浸沒(méi)式是2層,，則可以減少5%的芯片成本,。3.如果全部用High NA的EUV替換,，則可以削減14%的成本。

　　那就意味著,，即使使用了非常昂貴的High NA的EUV光刻機(jī),，也能削減芯片成本（但是必須滿(mǎn)足兩個(gè)假設(shè)）。并且從圖9可以看出,，F(xiàn)EOL的成本幾乎不變,，但是MOL和BEOL的處理成本可以大大降低。因此,，如果HighNA的EUV值在1臺(tái)300億日元以下的話(huà),，不僅可以進(jìn)行微縮，還能降低芯片成本,，所以只能請(qǐng)ASML加油了,。

　　三強(qiáng)爭(zhēng)霸的時(shí)代開(kāi)始

　　從現(xiàn)在開(kāi)始，晶圓廠每年投入的研發(fā)都會(huì)變得愈加困難,，再加上成本昂貴,，但微縮絲毫沒(méi)有停止的跡象。現(xiàn)在,，走在微縮前頭的是TSMC,，不過(guò)，在Pat Gelsinger先生掌管下的Intel有望在2nm附近追趕上來(lái),。但I(xiàn)ntel最近變更了其技術(shù)節(jié)點(diǎn)的叫法,，將其正式名稱(chēng)為”Intel 20A“

　　圖10.Intel技術(shù)節(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)

　　這樣的話(huà)，今后,，以站在首位的TSMC為中心,，加上Samsung和Intel，三方的微縮競(jìng)爭(zhēng)可能會(huì)激化,。即便如此,，委外代工的工廠TSMC為什么會(huì)持續(xù)如此瘋狂的微縮呢？

　　正如我之前的文章所說(shuō),，10年前的微縮,，讓人感覺(jué)就像是以時(shí)速200公里的速度在歐洲的高速上飛馳。在那之后,，細(xì)化的減速是事實(shí),，但即便如此，TSMC還是以時(shí)速100km的速度在田間小道飛馳,，那條田間小路的寬度每年都會(huì)變窄,，稍微開(kāi)錯(cuò)了車(chē)就要掉到田地里，危險(xiǎn)得很。但是,，他們依然以時(shí)速100公里的速度持續(xù)飛奔著,。

　　為什么作為生產(chǎn)工廠的TSMC必須以時(shí)速100Km的速度在田間小道上奔跑呢？事實(shí)上,，我認(rèn)為生產(chǎn)工廠TSMC沒(méi)有路線(xiàn)圖（可以說(shuō)沒(méi)有意義）,。TSMC始終是委外代工，所以只能按照委托商的要求來(lái)讓TSMC生產(chǎn)制造,。

　　那么,，有誰(shuí)會(huì)讓TSMC”以時(shí)速100km的速度在田間小道上奔跑“呢？那就是美國(guó)蘋(píng)果公司,。TSMC在Apple要求”看似不可能的微縮“后,，拼命回應(yīng)。

　　蘋(píng)果是芯片產(chǎn)業(yè)的最大推動(dòng)者,？

　　圖11展示出了每個(gè)季度各企業(yè)的智能手機(jī)的發(fā)貨臺(tái)數(shù),。2012年以后，出貨量的首位大概是Samsung,。另外,，2012年左右中國(guó)華為開(kāi)始了驚人的成長(zhǎng)，在2020年第二季度（Q2）一瞬間超過(guò)了Samsung躍居世界第一,，但由于美國(guó)的制裁,，2020年9月15日以后，由于無(wú)法從TSMC等地采購(gòu)半導(dǎo)體,，華為之后快速失速,。

　　圖11.每季度各企業(yè)的智能手機(jī)出貨臺(tái)數(shù)（～2021年Q2）

　　而Apple最具特征的出貨習(xí)慣就是在每年第四季度（Q4）登頂。特別是在2020年Q4季度出貨量達(dá)到了史上最高的9000萬(wàn)臺(tái),。這就是美國(guó)圣誕商戰(zhàn)的厲害之處,。

　　蘋(píng)果公司每年7月左右發(fā)布新型iPhone，12月的圣誕商戰(zhàn)中目標(biāo)合計(jì)約1億臺(tái)進(jìn)行大量生產(chǎn)（實(shí)際組裝的是在中國(guó)擁有大工廠群的臺(tái)灣鴻海）,。圖12展示出了2019年到2023年蘋(píng)果的新型iPhone和安裝在其上的應(yīng)用程序處理器（AP）節(jié)點(diǎn),，以及該技術(shù)節(jié)點(diǎn)上他們的芯片是否應(yīng)用EUV的統(tǒng)計(jì)。

　　圖12.iPhoneのAP,、Technology Node,、EUV應(yīng)用的有無(wú)

　　為了趕上這個(gè)計(jì)劃，TSMC必須最晚在2021年將5nm（N5）的改良版N5P的進(jìn)程提升,，并在Q3制造1億個(gè)iPhone AP,。與此同時(shí)，為了量產(chǎn)預(yù)定于2022年量產(chǎn)的N4（N5家族的改良版）,，他們今年內(nèi)必須完成研發(fā)，且不得不開(kāi)始風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn),。那就意味著他們似乎好像趕不上3nm了,。

　　每年TSMC都必須為了蘋(píng)果而持續(xù)研發(fā)和批量生產(chǎn),。因?yàn)椋鐖D13所示,，TSMC的蘋(píng)果的銷(xiāo)售額達(dá)到25%,，蘋(píng)果是TSMC的最大客戶(hù)。

　　圖13.占TSMC銷(xiāo)售額的比例（2020年）

　　摩爾定律是”人類(lèi)欲望定律“

　　我們來(lái)計(jì)算一下,，在最先進(jìn)的邏輯器件中制造一億個(gè)AP有多困難,。2019年為iPhone 11制造的A13芯片尺寸為98.48mm²。從12英寸晶圓計(jì)算為707個(gè),，如果將成品率設(shè)為90%（我覺(jué)得不算太高）,，則為636個(gè)。

　　在這種情況下制造1億個(gè)的話(huà),，就必須投入約150萬(wàn)張晶圓,。A13是使用不使用EUV的7nm（N7）制造的，據(jù)說(shuō)N7的月產(chǎn)制造能力是12英寸晶圓150K（15萬(wàn)張）左右,。于是,，TSMC為了A13，必須在10個(gè)月內(nèi)使N7的生產(chǎn)線(xiàn)充分運(yùn)轉(zhuǎn),。在此期間,，AMD的CPU、NVIDIA的GPU,、MediaTek的AP,、Qualcomm的基帶芯片沒(méi)有進(jìn)入的機(jī)會(huì)。

　　因此,，每年最先進(jìn)的邏輯器件幾乎都被蘋(píng)果公司的AP壟斷,，在騷動(dòng)結(jié)束后，不得不制造其他的FABLESS的尖端產(chǎn)品,。

　　反過(guò)來(lái)說(shuō),，TSMC的最大客戶(hù)Apple每年都會(huì)在最先進(jìn)的流程中要求AP的制造，因此TSMC開(kāi)發(fā)了這個(gè)邏輯器件,，由于其最先進(jìn)的工藝,，其他的無(wú)工晶圓廠（雖然有點(diǎn)晚了）可以得到其恩惠，也就是說(shuō)生產(chǎn)尖端芯片,。

　　從這樣的狀況來(lái)看,，可以說(shuō)TSMC之所以能持續(xù)走在世界最先進(jìn)的，是因?yàn)槊绹?guó)的圣誕商戰(zhàn),。也就是說(shuō),，蘋(píng)果每年12月會(huì)賣(mài)出多少新款iPhone，或是美國(guó)人是否愿意購(gòu)買(mǎi)這種新型iPhone。也就是說(shuō),，TSMC”以時(shí)速100km的速度在田間小道上奔跑“的充滿(mǎn)干勁的原動(dòng)力,，是美國(guó)人想要購(gòu)買(mǎi) ”更高性能，更容易使用,，電池更耐用“ 的iPhone,。

　　總之，TSMC的推進(jìn)可以看出摩爾定律是人類(lèi)欲望的法則,。（更確切地說(shuō),，是美國(guó)人的欲望嗎？）,。

　　即使微縮停止,，摩爾定律也不會(huì)結(jié)束

　　即使說(shuō)明了以上的事情，也有很多人反駁說(shuō)：”如果細(xì)化變成原子水平的話(huà),，定標(biāo)就會(huì)停止吧,。“然而即便如此,，筆者仍堅(jiān)持說(shuō)：”即使細(xì)化變成原子水平后停止了摩爾定律也會(huì)繼續(xù),。“,。

　　在2019年的VLSI研討上,，Robert D.Clark先生（Tokyo Electron Technology Center）發(fā)表了一個(gè)題為”Selective and Self-Limited Thein Film Processfor the Atomic Scale Era“的演講。雖然他在Sunday Workshop上沒(méi)有任何配置資料,。但是,，Robert D.Clark的一個(gè)slide讓我深受感動(dòng)。

　　圖14.縱軸為計(jì)算速度,，摩爾定律則延續(xù)了120年

　　Intel的創(chuàng)始人之一Gordon E.Moore先生所提倡的”摩爾定律“解釋為晶體管的集成度在2年內(nèi)增加了2倍,。但是，Robert D.Clark先生在圖14中說(shuō)明了如果縱軸不是晶體管的集成度,，而是計(jì)算機(jī)的速度的話(huà),， 則”摩爾的法則從1900年到現(xiàn)在持續(xù)了120年“。

　　之前TSMC所說(shuō)的7nm,、5nm,、3nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn)只是商品名，其尺寸在芯片的任何地方都找不到,。相反,，隨著時(shí)代的發(fā)展，功率的下降,、高速等性能提高,，晶體管尺寸（或腳?。┛s小，芯片尺寸變小,。即,，Power、Performance,、Area（PPA）提高。

　　因此,，即使微縮停止,，只要PPA中的某一個(gè)在前進(jìn)，摩爾的法則就不會(huì)結(jié)束,。

　　總結(jié)

　　那么,，總結(jié)一下這段很長(zhǎng)的話(huà)題吧。首先,，至少到2030年為止,，微縮是無(wú)法停止的。這與2007年TSMC的一個(gè)高管所預(yù)言的”hp10nm是極限“基本相同,。另外,，因?yàn)楣饪虒?zhuān)家總是悲觀的，所以他們說(shuō)的話(huà)不太可信,。證據(jù)就是,，”絕對(duì)不可能量產(chǎn)“的EUV光刻機(jī)制造得以實(shí)現(xiàn)了。

　　并且,，現(xiàn)在TSMC瘋狂地進(jìn)行微縮,，因此摩爾定律持續(xù)的原動(dòng)力并非其他，而是”人類(lèi)的欲望“,。因此,，只要人類(lèi)繼續(xù)保持欲望，暫時(shí)就不會(huì)停止細(xì)化吧,。并且,，即使微縮變成原子級(jí)停止了，如果將晶體管的集成度以外的參數(shù)（例如計(jì)算機(jī)的速度）設(shè)為縱軸,，摩爾定律也許會(huì)持續(xù)到人類(lèi)滅亡為止,。

　　因此，從目前看來(lái),，半導(dǎo)體微縮和摩爾定律的最大課題是：戰(zhàn)勝變異成德?tīng)査男鹿诓《尽?/p>