出品丨自主可控新鮮事
本文內(nèi)容來源于365EDA電子論壇、21ic電子網(wǎng)等
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/BMJdkyBkeIKl6L5Jpnw_nw
過去，在摩爾定律的驅(qū)動下，晶圓廠一直在緊追先進(jìn)工藝，這場決賽的最后僅剩臺積電、三星和英特爾這幾家。
制程工藝的先進(jìn)程度，也成為了全球晶圓代工領(lǐng)域的排名依據(jù)。目前，幾位晶圓代工巨頭在3nm、2nm競相追趕。其中，臺積電率先于去年宣布量產(chǎn)3nm芯片，并在近日透露已開啟2nm芯片試產(chǎn)前期工作，目標(biāo)今年試產(chǎn)近千片。
近日，三星半導(dǎo)體也宣布在其位于韓國的華城工廠開始量產(chǎn)全球最先進(jìn)的3nm制程工藝，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。
就在眾大廠還在集中精力攻克3nm、2nm制程之時，一位27歲的華人將美國的芯片制造工藝突破到極限“1nm”，并稱未來可能不再依賴EUV光刻機(jī)，打破了世界難題。
華裔研究生，率隊突破芯片制程極限
近日，麻省理工學(xué)院（MIT）電氣工程與計算機(jī)科學(xué)系的華裔研究生朱佳迪（Jiadi Zhu），在Nature Nanotechnology發(fā)布的一篇論文，引起科技界轟動。
朱佳迪帶領(lǐng)團(tuán)隊成功研制出原子級別厚度的芯片技術(shù)，這被認(rèn)為是芯片行業(yè)又一個重要的技術(shù)突破。
朱家迪的研究，突破了常溫條件下由二維（2D）材料制造成功的原子晶體管，每個晶體管只有3個原子的厚度，堆疊起來制成的芯片工藝將輕松突破1nm。甚至美媒喊出：這是屬于美國的榮耀！
朱佳迪拿著一塊8英寸的二硫化鉬薄膜CMOS晶圓
更值得關(guān)注的是，朱佳迪帶隊研發(fā)的1nm芯片未來可能不再依賴EUV光刻機(jī)，這對于業(yè)界來說，才是重中之重。正如任正非所說：華為可以設(shè)計出世界上最先進(jìn)的芯片，但是造不出世界上最先進(jìn)的芯片。其原因就是缺少最先進(jìn)的光刻機(jī)，而世界頂級的光刻機(jī)被荷蘭阿斯麥給把控。
目前的半導(dǎo)體芯片都是在晶圓上通過光刻/蝕刻等工藝加工出來的三維立體結(jié)構(gòu)，所以堆疊多層晶體管以實現(xiàn)更密集的集成是非常困難的 。而且，現(xiàn)在先進(jìn)制程工藝的發(fā)展似乎也在1~3nm這里出現(xiàn)了瓶頸，所以不少人都認(rèn)為摩爾定律到頭了。
但是由超薄2D材料制成的半導(dǎo)體晶體管，單個只有3個原子的厚度，可以大量堆疊起來制造更強(qiáng)大的芯片。
正因如此，朱佳迪及其團(tuán)隊研發(fā)并展示了一種新技術(shù)，可以直接在硅芯片上有效地生成二維過渡金屬二硫化物 (TMD) 材料層，以實現(xiàn)更密集的集成。
但是，直接將2D材料生成到硅CMOS晶圓上有一個問題，就是這個過程通常需要約600攝氏度的高溫，但硅晶體管和電路在加熱到400攝氏度以上時可能會損壞。
而朱佳迪等人開發(fā)出了一種不會損壞芯片的低溫生成工藝，可直接將2D半導(dǎo)體晶體管集成在標(biāo)準(zhǔn)硅電路之上。
此外，新技術(shù)還有兩個優(yōu)勢：擁有更好的工藝+減少生成時間。
之前研究人員是先在其他地方生成2D材料，然后將它們轉(zhuǎn)移到晶圓上，但這種方式通常會導(dǎo)致缺陷，進(jìn)而影響設(shè)備和電路的性能，而且在轉(zhuǎn)移2D材料時也非常困難。
相比之下， 這種新工藝會直接在整個8英寸晶圓上生成出光滑、高度均勻的材料層。
其次就是能夠顯著減少生成2D材料所需的時間。以前的方法需要超過一天的時間來生成2D材料，新方法則將其縮短到了一小時內(nèi)。
“使用二維材料是提高集成電路密度的有效方法。我們正在做的就像建造一座多層建筑。如果你只有一層，這是傳統(tǒng)的情況，它不會容納很多人。但是隨著樓層的增加，大樓將容納更多的人，從而可以實現(xiàn)驚人的新事物。”
朱佳迪在論文中這樣解釋，“由于我們正在研究的異質(zhì)集成，我們將硅作為第一層，然后我們可以將多層2D材料直接集成在上面。”
該技術(shù)不需要光刻機(jī)就可以使芯片輕松突破 1nm 工藝，也能大幅降低半導(dǎo)體芯片的成本，如果現(xiàn)階段的光刻機(jī)技術(shù)無法突破 1nm 工藝的話，那么這種新技術(shù)將從光刻機(jī)手中拿走接力棒，屆時光刻機(jī)也將走進(jìn)歷史。
業(yè)界呼吁：加強(qiáng)對半導(dǎo)體人才的重視
據(jù)了解，朱佳迪于2015年入讀北京大學(xué)微電子專業(yè)，2019年本科畢業(yè)后，進(jìn)入麻省理工學(xué)院電氣工程計算機(jī)科學(xué)系攻讀博士學(xué)位，為異構(gòu)集成和3D IC研究組成員，研究重點是將新興的低維材料設(shè)備與設(shè)計技術(shù)協(xié)同優(yōu)化 (DTCO) 方法相結(jié)合。
朱佳迪的研究成果，對于芯片行業(yè)來說無疑是一項重大突破。與此同時，國內(nèi)業(yè)界人士也紛紛感嘆，又一位優(yōu)秀的華人為美國所用。
事實上，半導(dǎo)體行業(yè)向來不乏華人的身影。我們最為熟悉的英偉達(dá)CEO黃仁勛，便是一個典型代表。
黃仁勛于1963年2月17在中國臺灣省臺北市出生，祖籍浙江省青田縣。1993年黃仁勛創(chuàng)立英偉達(dá)，經(jīng)過30年，英偉達(dá)市值突破萬億美元，創(chuàng)造了歷史。與此同時，黃仁勛身價也暴漲，突破330億美元，成為今年彭博億萬富豪榜上財富增值最快的人，同時也是單日財富增加幅度最大的一位。
此外，AMD CEO蘇姿豐、臺積電創(chuàng)始人張忠謀、幫助光刻機(jī)廠商ASML坐上光刻機(jī)老大位置的林本堅等等都是華人。
中微半導(dǎo)體創(chuàng)始人尹志堯，也是硅谷芯片大神。他曾總結(jié)稱，華人對美國集成電路歷史的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。在創(chuàng)辦中微半導(dǎo)體發(fā)展國產(chǎn)刻蝕機(jī)之前，尹志堯曾在硅谷有一段工作經(jīng)歷。他表示英特爾某些研究題庫組組長，經(jīng)理絕大部分是華人，工藝集成部門最能干的幾位工程師多數(shù)也是華人。
因此，尹志堯、任正非都曾呼吁國內(nèi)要對人才加強(qiáng)重視。任正非曾說：“要讓中國的雞回中國下蛋。”因此，華為對待人才也從不吝嗇，“天才少年”計劃就是其吸引頂尖人才、重視人才的一項重要舉措。
目前，我國半導(dǎo)體行業(yè)高端人才仍然存在較大缺口，若相關(guān)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)能加強(qiáng)對這方面的重視，加大人才吸引力度，相信會有越來越多的人才回歸祖國，為中國半導(dǎo)體突破“卡脖子”難題做出貢獻(xiàn)。
更多精彩內(nèi)容歡迎點擊==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<
