为什么说7nm是半导体工艺的极限,但现在又被突破了
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发布时间：2022-05-01 07:08
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时间：2022-06-25 21:51
7nm不是工艺极限，而是物理极限。要做个小于7nm的器件并不难，大不了用ebeam lith。但是Si晶体管小于7nm，隔不了几层原子，遂穿导致漏电问题就无法忽略，做出来也没法用。
芯片上集成了太多太多的晶体管，晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极，晶体管的源极和漏极之间基于硅元素连接。随着晶体管的尺寸逐步缩小，源极和漏极之间的沟道也会随之缩短，当沟道缩短到一定程度时，量子隧穿效应就会变得更加容易。
晶体管便失去了开关的作用，逻辑电路也就不复存在了。2016年的时候，有媒体在网络上发布一篇文章称，“厂商在采用现有硅材料芯片的情况下，晶体管的栅长一旦低于7nm、晶体管中的电子就很容易产生量子隧穿效应，这会给芯片制造商带来巨大的挑战”。所以，7nm工艺很可能，而非一定是硅芯片工艺的物理极限。
现在半导体工业上肯定是优先修改结构，但是理论上60mV/decade这个极限是目前半导体无法越过的。真正的下一代半导体肯定和现在的半导体有着完全不同的工作原理，无论是TFET还是MIFET或者是别的什么原理，肯定会取代目前的半导体原理。
扩展资料
难点以及所存在的问题
半导*冷技术的难点半导*冷的过程中会涉及到很多的参数，任何一个参数对冷却效果都会产生影响。实验室研究中，由于难以满足规定的噪声，就需要对实验室环境进行研究。半导*冷技术是基于粒子效应的制冷技术，具有可逆性。所以，在制冷技术的应用过程中，冷热端就会产生很大的温差，对制冷效果必然会产生。
其一，半导体材料的优质系数不能够根据需要得到进一 步的提升，这就必然会对半导*冷技术的应用造成影响。
其二，对冷端散热系统和热端散热系统进行优化设计，依然处于理论阶段，没有在应用中更好地发挥作用，这就导致半导*冷技术不能够根据应用需要予以提升。
其三，半导*冷技术对于其他领域以及相关领域的应用存在局限性，所以，半导*冷技术使用很少，对于半导*冷技术的研究没有从应用的角度出发，就难以在技术上扩展。
其四，市场经济环境中，科学技术的发展，半导*冷技术要获得发展，需要考虑多方面的问题。重视半导*冷技术的应用，还要考虑各种影响因素，使得该技术更好地发挥作用。
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时间：2022-06-25 21:51
先前，媒体曾报导，7nm制程工艺最*近硅基半导体工艺的物理极限。后来，媒体又报导，7nm工艺并非半导体工艺的极限，后面还依次有5nm工艺、3nm工艺，且5nm工艺、3nm工艺并没有突破硅材料半导体工艺的极限。极限本来是一个数学术语，广义的极限指的是“无限靠近且永远不能到达”的意思。于是，既然7nm工艺后还依次有5nm工艺、3nm工艺，那么，“为什么原来说7nm工艺是半导体工艺的极限，但现在又被突破了”，更准确的说法该是，“为什么原来说7nm工艺是半导体工艺的极限，但现在却又出现了5nm工艺，3nm工艺呢”。
芯片上集成了太多太多的晶体管，晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极，晶体管的源极和漏极之间基于硅元素连接。随着晶体管的尺寸逐步缩小，源极和漏极之间的沟道也会随之缩短，当沟道缩短到一定程度时，量子隧穿效应就会变得更加容易。晶体管便失去了开关的作用，逻辑电路也就不复存在了。2016年的时候，有媒体在网络上发布一篇文章称，“厂商在采用现有硅材料芯片的情况下，晶体管的栅长一旦低于7nm、晶体管中的电子就很容易产生量子隧穿效应，这会给芯片制造商带来巨大的挑战”。所以，7nm工艺很可能，而非一定是硅芯片工艺的物理极限。
据业内人士分析，“台积电的3nm制程，很可能才是在摩尔定律下最后的工艺节点，并且台积电的3nm工艺会是关键的转折点，以衔接1nm工艺及1nm之下的次纳米新材料工艺”。前不久，台积电的创始人兼董事长张忠谋也表示，摩尔定律在半导体行业中起码还可存续10年，这其中就包括5nm工艺、3nm工艺，而台积电会不会研发，以及能否研发出2nm工艺，则需要再等几年才能确定。
最后要说的是，即便硅基芯片终有一天非常非常地接近物理极限，人们还可以寻找到其他如采用新材料等技术路径来驱动计算性能持续提升。在半导体行业，所谓工艺极限是特定而相对的，特定指的是7nm极限是在半导体FinFET工艺下的物理极限；而相对的意思是每次遇到瓶颈的时候，工业界都会引入新的材料或结构来克服传统工艺的局限性。10年前我们遇到了65nm的工艺极限，工业界引入了HKMG，用High-K介质取代了二氧化硅。
5年前我们遇到了22nm的工艺极限，工业界发明了FinFET和FD-SOI，前者用立体结构取代平面器件来加强栅极的控制能力，后者用氧化埋层来减小漏电。现在7nm是新的工艺极限，工业界使用了砷化铟镓取代了单晶硅沟道来提高器件性能。当然这里面的代价也是惊人的，每一代工艺的复杂性和成本都在上升，现在还能够支持最先进工艺制造的厂商已经只剩下Intel、台积电、三星和GlobalFoundries了。至于7nm以下，就要依赖极紫外(EUV)光刻机了。
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时间：2022-06-25 21:52
所以7nm不是工艺极限，只是商业运转的瓶颈;
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时间：2022-06-25 21:52
