三星7nm處理器加速研發：已經到了半導體工藝極限？

【木螞蟻資訊】據韓國時報報導，三星半導體高管營銷副總裁Sanghyun Lee透露：「我們的7nm EUV極紫外光刻技術會是完整的EUV技術。

當我們在明年推出該技術的時候，我們將在生產良率和價格上超過他們。

」他們是指Global Foundries和台積電。

台積電大家比較熟悉，這裡簡單介紹一下GF，AMD 在2009年拆分了製造部門，成立了Global Foundries。

IBM 在2014年將整個半導體部門賣或者說是送給了Global Foundries。

目前能夠支持最先進工藝製造的廠商已經只剩下Intel、台積電、三星和Global Foundries。

其中GF的技術實力最弱，無論生產工藝還是產量都落後於其他三家。

目前，三星正提供最先進的10nm晶片代工，包括兩款已經上市的驍龍835和Exynos 8895。

在公開資料的製程工藝進展中，GF和台積電的7nm進展最速，也有消息稱高通把驍龍845的代工轉交給了台積電生產。

看著牙膏廠不斷優化打磨的14nm,真的是哭笑不得。

可以看到三星在19年首先實驗8nm工藝，之後再生產7nm工藝，步伐還是挺穩健的。

至於6nm、5nm工藝，目前還屬於摸索階段，可能要重新更換新的半導體材料來取代矽的地位。

解釋一下我們講的14nm,10nm工藝，這裡的長度指的是什麼。

為了方便理解，以下表述並不嚴謹。

我們可以想像晶片其實就是一塊圓形的土地，現在需要在土地上挖很多長條狀的凹槽，14nm,7nm指的就是長條狀凹槽的寬度。

凹槽和凹槽之間也有間距，一般是固定的距離，比如70nm。

這塊圓形的土地面積是一定的，凹槽和凹槽之間的間距也是固定的，現在要使得長條狀的凹槽數量增加，只能縮短凹槽的寬度。

寬度越窄的凹槽，耗電量越少，發熱更低，同時在面積一定的土地上，凹槽的數量也會越多，晶片的處理性能也就越強。

為什麼說7nm是目前工藝的極限呢？簡單來說，主要原因是隨著電晶體尺寸的縮小，剛才講的凹槽的寬度不斷減小，在一定尺寸範圍內，量子的隧穿效應開始起作用，也就是電子會有幾率從「牆壁」的一側突然出現在「牆壁」另一側，意味著不加電壓，源級和漏級是互通的，電晶體失去了開關作用，其實跟漏電差不多。

在7nm這樣小的尺寸下，受「量子力學」的影響越來越大。

可是這樣真的已經沒辦法解決了嗎？

人之所以為人，之所以是萬物之靈的原因也在於此，我們對於一個問題，總會有多種解決辦法。

其實在10年前，人們開始覺得65nm已經是極限了，可是人們用high-k介質取代了二氧化矽，傳統的多晶矽-二氧化矽-單晶矽結構變成了金屬-highK-單晶矽結構。

解決了二氧化矽絕緣層漏電問題。

在22nm也遇到漏電問題，所以又搞出了finfet和FD-SOI來解決。

如今到了7nm節點即使是finfet也不足以在保證性能的同時抑制漏電，所以我們用砷化銦鎵取代了單晶矽溝道來提高器件性能。

每當我們遇到當時不可解決的難題時，其實是因為受於當時的材料、設備等限制，如果可以有新的材料，更加精密的設備等等外部條件，我們可以永久的更新下去。

而到了5nm才是現在半導體工藝的物理極限，為了繼續提高晶片的集成度和性能，科學家目前正在考慮換一種新的材料來取代矽。

這種新材料很有可能是III-V族氧化物半導體，這種材料可以有更大的能隙和更高的電子遷移率，可以在更高的頻率下承受更高的溫度，目前還在研發階段並且取得了初步性進展。

以上部分內容摘自知乎：為什麼原來說7nm是半導體工藝的極限，但現在又被突破了？（https://www.zhihu.com/question/51427338為）作者：acalephs、IMI YIN、李優。

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