台美合作 1納米製程邁進一步

早已將晶片生產業務放售的國際商業機器(IBM)月初突然放話研發出2納米製程引起廣泛關注,但台積電作為全球最頂尖的晶片生產商當然不是省油的燈,幾日後便宣布與台灣和美國的學府發現到適用於1納米或以下製程的技術。

押注新材料 闖物理極限

一直「挑戰物理極限」的台積電日前宣布,透過與台灣大學和美國麻省理工學院兩年前開始的合作,發現「二維材料」結合半金屬元素鉍(Bi)能達到極低電阻,接近量子極限,可望實現半導體1納米以下的艱巨挑戰,研究已於《自然》期刊發表。

「二維」的基本定義是材料厚度達到納米級數,甚至只有1至3層原子厚,換句話說是薄到幾乎沒有了「三維」長度、闊度、高度當中的「高度」。而所有同位素都帶有放射性的半金屬鉍,據參與研究的博士指出,可以消除與二維半導體接面的能量障礙,亦不會破壞二維材料的原子結構,把它與二維材料糅合後,就可以不用最傳統的矽(硅)元素作為晶片的基本材料。

也就是說,台積電今次的研究某程度上是開發比起內地同樣也在發展的「第三代半導體」更加前衞,以新的物料跨越晶片元件愈縮愈細時遇到的技術障礙。不僅如此,據報台大正在發展比極紫外光(EUV)更新一世代的微影技術,該校於改用氦離子束微影系統(Helium-ion beam lithography)將元件縮小至納米尺寸取得「突破性的成果」。

當然,現在台積電連3納米製程也未進入量產階段,所謂用於1納米的上述研究如何甚至能否商業化,以及設備廠商和晶片設計公司在內的整個產業鏈該怎樣配合,統統勢要花長年累月探索,因此這次研究是為很遙遠的將來鋪路。