2纳米芯片成功破冰！中科院技术全球首创，14纳米生产线首次公开
从2018年末荷兰ASML光刻机公司工厂的一场火灾开始，中芯国际的光刻机进口之路开始波折起伏，其花费近8.2亿购买的一台EUV深紫外光刻机，是否会延迟交付我们不得而知。但经过一整年时间，荷兰出口EUV光刻机到中国的许可证由于到期，到现在也迟迟没有续期，导致EUV光刻机交付进一步推迟。而中芯国际制造7纳米芯片所用的关键设备，EUV光刻机则是重中之重，可以说没有这台EUV光刻机， 中国整个7纳米半导体的研发进程将会受阻。难道中国赶超美韩高精度、先进半导体芯片的脚步将会止步于此吗？
出品|国器
中芯国际14纳米芯片已经量产下一代制程工艺也在研发当中
根据中芯国际对外公开的财报显示，国内首条14纳米芯片生产线在上海已投入使用，中国14纳米级芯片已经突破量产，而能耗下降20% 、性能提高10%的12纳米级芯片订单已经开始导入，各种现象表示中芯国际已经开始了下一代芯片半导体的研发进程。在7纳米以上的光刻机，ASML公司一直向我国正常供应。目前ASML公司在中国的光刻机市场正在快速崛起，其占全球的市场份额约19%，超过美国16%的份额，可以说中国的光刻机市场是ASML公司不可忽视的，这些因素都关系着双方的未来。
不同纳米级的光刻机决定了芯片的制造精度其功能也受此影响
一根细丝千分之一的机内运行误差，数万个高精度部件，上千万行计算机代码共同构成了一个运行系统，这就是光刻机——被业内人士誉为半导体行业皇冠上的明珠。芯片制造中最为关键的一步就是光刻，其具体功能就是将设计师研发的芯片线路和功能区，通过光刻机的高精度运行，刻在一片圆形硅晶片面上，这些线路就是设计师所规划的芯片运行指令。所以不同纳米级的光刻机决定了不同精度芯片的制造。中国想要攻克7纳米级芯片，必须首先研发出7纳米级的EUV光刻机。
中国国内规模庞大的芯片生产依赖高精度的EUV光刻机
而目前中国拥有的光刻机精度仅能达到45纳米，就连28纳米级我们也正在研发当中，而EUV高精度光刻机的研发更上难上加难。荷兰ASML公司早在20年前就启动了EUV光刻技术的研发工作，而直到去年全球首款7纳米EUV光刻机才正式投入商用。属于第五代光刻机的EUV深紫外光刻机，放眼全球仅荷兰一家掌握制造工艺。目前中国芯片的制造已经逐渐走在各国前列，已经有超1.5万亿的投资落在12英寸的晶圆生产上，不仅如此中国高精度芯片的研发同样处于全球前列，所以对光刻机的需求也是迫在眉睫。
中国近日提前成功攻克了2纳米芯片研发制造的关键技术
就在全球处于7纳米芯片的进一步研发制造时，近日中科院成功攻克了2纳米级芯片所需的关键技术——垂直纳米环栅晶体管，为今后我国2纳米级半导体的研发提前打下了基础，堪称全球首创。从去年台积电攻克3纳米环栅晶体管开始，中国首次在高精度芯片的技术研发上走在世界前列。2纳米芯片的制造生产以及将于2024年投入，而此次2纳米关键技术的攻克破冰，称得上是意义重大。如果ASML公司的EUV光刻机能成功交付，相信中国的芯片研发制造定能走得更远。
中科院首创2纳米芯片关键技术，还需要依赖光刻机吗？
不需要了，中国科学院也收到了好消息，当世界处于7纳米研发阶段时，中国科学家开发了一种全新的垂直纳米级环形栅极晶体管，它也被认为是下一代2纳米级芯片的关键技术候选。这一研究成果也已在国际微电子器件领域的顶级期刊上发表，并成功获得专利授权，目前，我们在芯片研发方面一直处于世界顶级水平。
有了这一成果，它将大大改善我们在芯片领域的不足，这是一项独特的技术。值得一提的是，台积电也突破了 3 个纳米级环形栅极晶体管，这也意味着中国在芯片领域的制造即将进入一个全新的时代。2NM芯片的制造和生产有望在 2024年投入使用，这可能是中国高科技领域的又一个里程碑，我们将在半导体领域逐渐赶上并超越，不再到处被人操纵。
没有这个关键设备，中芯国际将在制造 7nm芯片的过程中遇到很大的障碍。我们还有机会赶上它吗，然而，据中芯国际称，国内第一条 14 纳米生产线已在上海正式投入使用，并实现了批量生产。下一代 12 纳米芯片技术也将实现，一旦实现能耗，将比 14 纳米降低 20%，性能将提高 10%。
目前，荷兰光刻机已经正常提供给我们，毫无疑问，这是一个明智的选择，这将是双方的双赢局面。我们在这一领域的投资也超过了 1.5万亿，所以我们渴望拥有这样一台高精度的光刻机，这种光刻机有什么困难，最重要的是我们的技术还不够成熟。
关于以上的问题今天就讲解到这里，如果各位朋友们有其他不同的想法跟看法，可以在下面的评论区分享你们个人看法，喜欢我的话可以关注一下，最后祝你们事事顺心。
中科院攻克2nm芯片关键技术到底是不是真的？具体是怎么回事？
确实， 中科院在2纳米芯片工艺的承载材料上获得了突破，这个得到突破的东西叫垂直纳米环栅晶体管，是未来2纳米工艺上所有获选材料的一种。但这一突破是不是最终会成为最后2纳米工艺中的一部分，就不好说了。理由解释如下：
芯片生产是出了名的环节众多，并且是一环套一环。由于现在生产芯片的尺寸已经延展到纳米级，任何一个极其细微的差错就会导致整个生产的前功尽弃。 至此，在现代尖端芯片的生产中，就没有什么关键不关键之分，所有环节全是关键！而且这些所有的环节必须精密地配合在一起，才能生产出符合标准的芯片。
比如，以圆晶清洁系统为例，虽然有多个品牌的清洁系统都适用于某个尺寸的工艺，比如28纳米芯片。但这些情节系统却并不通用。哪怕是仅仅更换另一个品牌的清洁系统，甚至就是生产的芯片类型发生了变化，可能所有的工序都要调整。但这一调整，又可能会引起其他材料工具的工作异常，需要很长时间才能让生产恢复正常，甚至很可能调整到最后却发现根本无法将生产效率恢复正常，也就是没办法更换清洁系统了。
在未来2纳米芯片工艺上也是如此，现在获得突破的这个承载材料确实可以称得上是一次突破，但是不是将来的2纳米芯片工艺中会使用这个承载材料，却要看整个2纳米芯片工艺的环环相扣中有没有它的位置了。
当然，现在说这个还太远。 不管怎么说，这个材料可以当作储备知识先存起来，即便将来2纳米芯片工艺没用上它，指不定将来在什么东西的研发中就会用上呢？科学的发现总是有用的，现在看着用处不大的东西，将来说不定就是挑大梁的东西。
是真的，中科院研发的叫做叠层垂直纳米环栅晶体管，可以用于2纳米以下工艺。不过，这只是一种晶体管结构，距离实际应用还有很长的距离。
我们知道，半导体芯片发挥作用的就是晶体管。芯片的的技术水平，一般也要看每平方毫米多少晶体管。例如，Intel的芯片，10纳米技术节点，晶体管密度达到了1亿个晶体管，基本与三星的7纳米工艺相当，比台积电的7纳米芯片还要高一点。
晶体管也是多种多样的，以适应不同的无需求。每一种结构，各有特点，对芯片性能影响很大。例如，Intel的芯片广泛使用的FinFET工艺，采用的是鳍式晶体管，这个技术已经被广泛应用，在22、16、12、7等工艺节点上应用广泛。各大厂商基本都用这个设计，我国中芯国际，在14纳米工艺上开始使用这一技术。
但是，半导体发展到5nm、3nm节点，原有的鳍式晶体管已经不能满足需求了，就需要研发新型晶体管，来代替以前的设计方案。这些设计方案中，最有希望的GAA环绕栅极晶体管。据说，三星公司就计划在3纳米技术节点使用GAA环绕栅极晶体管。而第一家使用鳍式晶体管的企业Intel在5纳米就转向GAA技术。而台积电，也要在3纳米或者2纳米节点转向GAA技术。
具体到中国，就遇到麻烦了，美国已经严令GAA环绕栅极晶体管技术不得向中国提供。那么，中国势必要研发自己的技术应对。基本来说，中国是两条腿走路，一方面，自己研发GAA 技术，我国的复旦大学就已经进行了验证，已经可以发展出自己的技术。另一方面，研发自己的新型晶体管结构，这就是中科院研发的新型垂直纳米环栅晶体管，它被视为2nm及以下工艺的主要技术候选。
技术储备有了，但是实现技术也是个难题，中国目前没有极紫外光刻机，哪怕技术有了储备，也要等制造设备到位，这是个漫长的过程。
中科院攻克2nm芯片关键技术这件事是真的。
不过不用过于高兴，因为该技术只是制造芯片众多环节中的一个关键技术，严格来说它属于芯片设计的范畴。不是说攻克了该关键技术很快就能制造出2nm芯片。相反，我国离制造出2nm芯片还很遥远，还有很多难关要攻克，比如制造2nm芯片所需的光刻机丶光刻胶丶离子注入设备等等。
中科院攻克的2nm芯片关键技术是指成功研发出了新型垂直纳米珊晶体管。这种新型晶体管被视为2nm及以下工艺的主要技术候选。该技术比之前三星宣布的3nm工艺需要采用的GAA环绕珊极晶体管性能更强，功耗更低。
该技术的诞生说明我国的芯片设计能力己处于世界前列，跟世界顶尖国家基本上属于同一个水平。
哎！看到标题很兴奋，详细了解后，难免还是有些失望！该技术就象你得到了宫庭秘传胡辣汤中那几片牛肉的做法秘诀，但是，汤中放什么料以及配比的秘方还没有，做胡辣汤的锅丶碗丶勺丶瓢丶盆也没有，只能吧哒吧哒嘴，把快流出的口水咽了。
不过，随着国家的大力支持，一个个象这样的技术被攻克，我们总是离制造出高制程的芯片更近一步。
宫庭秘制胡辣汤早晚会喝上的！
何止两纳米，我们宣称都攻克0.1纳米了。问题是你相信吗？靠吹嘘是没用的。目前国际上真正大规模制作出来的最先进芯片，只有5纳米。比如华为mate40和苹果12用的芯片。
攻克的是设计环节，而非制造环节。
生产2nm芯片关键要看光刻机的先进程度，科研芯片和生辛芯片是两回事，就目前而言，我国还没有研究生产2nm芯片的光刻机，芯片越小，对光刻机的 科技 含量越高，光刻机属于世界高 科技 设备，据悉我国目前只有生产22nm芯片的光刻机，相信我国这次以国家科研院牵头，以举国之力，聚集全国科学家攻关，相信在不远的时间，我国一定会攻克生产小nm芯片光刻机的，祖国加油！
你说的是台湾省的中科院吧？
这个2nm指的不是生产工艺，而是指晶体管。目前各大厂商使用的都是FinFET鳍式晶体管，由于传统的硅基芯片受到摩尔定律的限制即将步入物理极限，所以科学家一直在寻找一种新型的晶体管材料或结构。这次中科院微电子研究所朱慧珑研究团队，提出并实现了世界上首个具有自对准栅极的叠层垂直纳米环栅晶体管，这种晶体管可用于2nm的生产工艺。不过现在我们国家最大的短板是在芯片制造环节，主要是卡在了光刻机上。在高端光刻机领域荷兰阿斯麦一家独大，老美出于打压中国的目的，是不可能允许其出售EUV给我们的。至于说攻克光刻机技术，应该是难度很大，至少短期内恐怕是不可能。希望我国科学家再接再厉吧，争取早日攻克包括光刻机在内的一系列“卡脖子”技术。
我的国目前还没这水平啊，7n这个样子，最瓶颈的就是光刻机机设备，还有很长的路哦！………[酷拽][酷拽][酷拽]
攻克2nm芯片关键技术，并非能流片或产出2nm芯片。2nm芯片的关键技术也并非只有光刻机，或许它就是光刻机中的某个技术。总之，路是一步步走出来的，只有将所有关键技术逐一攻克后，我们才能在芯片制造上迈出一大步，这就是集腋成裘。
获IEEE确认，中科院石墨烯或成2nm制程关键，国产高精尖芯片有望
数字信息化时代的到来加速了硅基芯片更新换代的速率，为了满足设备对大数据运算的需求，芯片厂商采用传统的“增加硅晶体管数量”的方式来提高芯片性能，延续摩尔定律。但硅基芯片的内置可用规格逐渐逼近天花板，寻找一种能够替代硅元素地位的新型元素，成为未来半导体进步的必要前提。
我是柏柏说 科技 ，资深半导体 科技 爱好者。本期为大家带来的资讯是：IMEC举办的IEEE会议。延续摩尔定律，2纳米以下芯片的关键原料，决定未来半导体发展方向的国产石墨烯技术。
老规矩，开门见山。针对硅基芯片内置规格有限，IMEC在2021年召开的“IEEE国际芯片导线技术会议”提出了几种可用来延续未来摩尔定律的异质整合方法。值得一提的是：IEEE会议提出的异质整合方法大多都是建立在石墨烯材料基础上的。
口说无凭，IMEC在IEEE会中提出的异质整合方法有哪些呢？芯片制造后端制程采用通孔混合异端金属布线、半镶嵌制程、零通孔结构解决因硅基晶体管数量增多产生的布线拥塞，讯号迟缓问题。由于石墨烯材料具备优良的导电性、导热性以及电子活泼性等良好特性；成为IEEE的首选研究对象。
其它质量因素采用钴、钌、钨、铝镍合金、钌钒合金等有序二元介金属化合物代替传统的硅晶圆，用来解决导线层布线冗杂等布局问题。补充一点，这里说的质量因素指代块材电阻与金属内部载子平均自由路径。需要注意的是，上述提到的这些都是建立在“将石墨烯材料作为金属材料的氧化阻障层、超薄扩散阻障层”的理论模型上的。
也就是说，IMEC在IEEE会中提出的异质整合方法，其包含的能够解决2纳米以下制程芯片导线冗杂方法，诸如在铜等金属中混杂石墨烯或是在掺杂金属元素的方案，其作用对象都是石墨烯材料。之所以朝石墨烯中加入金属元素，是为了提高石墨烯的载流子浓度。需要注意的是，石墨烯材料是导电的，但是石墨烯的导电率是由电子迁移率决定的。
研究中，IEEE将包含化学气相沉积的多层石墨烯薄膜，成功转移到5纳米的钌金属薄膜上，将钌与石墨烯制程组件结构，发现石墨烯可以完全的依附在钌金属薄膜上。这也证明了石墨烯材料可以通过掺杂金属物的方式，来将其用于高精尖芯片的制造中。包括后续对钌、石墨烯制成物进行封装等试验过程，全都在一定程度上证实了石墨烯将可能成为未来延续摩尔定律的最佳材料。
与我们在锗基、硅基等第一代半导体材料中被国外核心技术“卡脖子”的处境不同；我国在第二代、第三代半导体材料中的技术位居世界一流。而属于第三代半导体材料的石墨烯，是我国未来发展半导体行业的“一张王牌”。中科院早在2020年10月16日，便已经实现了8英寸石墨烯晶圆的量产。
毫不夸张地说，石墨烯有望成为用于延续未来摩尔定律的新型材料，我国的石墨烯技术将成为未来全球半导体原材料的重要组成部分。这次IEEE通过将钌、钴等元素混杂到石墨烯晶圆中的试验，也为后续半导体产业链朝石墨烯方向变更提供了一定的基础理论。
拿目前我国实现产业链自主化的28纳米制程举例；石墨烯材料优于硅基材料的内置架空性与导电性、散热性，决定了石墨烯芯片优于硅基芯片。同为28纳米制程的石墨烯芯片，其性能是硅基芯片的5~10倍。也就是说，28纳米制程的石墨烯芯片，其性能表现媲美采用5纳米到3纳米制程的硅基芯片。
简单来说，如果日后石墨烯晶圆能够实现大批量生产，与之相匹配的产业链逐步完善。我们完全可以避开国外的EUV光刻机，来生产出质量更优、性能更高、成本更低的芯片。毕竟我国是第一个实现8英寸晶圆量产的国家。
当然，以目前的现状来看，硅基半导体芯片依旧是主流。28纳米制程的半导体芯片占半导体芯片市场的60%。但不同于硅晶体提炼方法，高质量的石墨烯材料其适宜的成长温度在900 到1000 之间。此外，通过加入金属元素来提高电阻的做法虽说可以有效控制石墨烯材料的电子活性，但对比硅基材料，石墨烯材料的时间、经济成本都比较高。
虽说不如云南大学的硫化铂成本高，但对于一家企业来说，设备链更替所需要的成本已经够高了。更何况用于芯片制造的原料，其量产规模很大。额外的成本往往也是很多企业难以承受的。例如中芯国际曾在客户互动平台上表示（上图），考虑到时间、资金成本，公司暂无石墨烯晶圆业务。
我们应该在继续发展硅基半导体的基础上，着手未来石墨烯晶圆设备链的攻坚，着眼未来的同时也要把握当下。祝愿国产半导体厂商愈发强大，在半导体领域中早日掌握核心技术。
对于“国产半导体行业日趋成熟的石墨烯技术”，大伙有什么想说的呢？你认为石墨烯技术能否助力我国在半导体领域中实现高精尖制程芯片自给自足的目标呢？欢迎在下方留言、评论。
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