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清华大学再立功,成功突破1nm以下晶体管,台积电要合作?

送交者: 你好毒[♀☆★★★ヾ毒来毒往ヾ★★★☆♀] 于 2022-03-12 10:35 已读 942 次  

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芯片研发看起来是一些半导体企业该做的事,实际上国内一些高校是有相关半导体研究项目的。而清华大学响应将集成电路列为一级学科的号召,专门设立了集成电路学院。距清华大学设立集成电路学院也有近乎一年的时间了。

并且在重要的芯片研究领域中取得重大进展,成功突破1nm以下晶体管。这是怎样的技术研究突破呢?突破1nm以下晶体管有何意义?

清华大学立功

清华大学是国内顶尖的学府,培育了许多优秀人才,承担起重大科研项目。而在日益关注的集成电路领域,清华大学挺身而出,于2021年4月份正式成立集成电路学院,力争突破“卡脖子”难题。

重点聚焦半导体技术领域的核心,加快对国产集成电路领域的研究立项。就在3月10日,清华大学官方发布好消息,在小尺寸晶体管研究方面取得了重大突破。

据清华大学表示,来自集成电路学院的任天令团队首次实现亚1纳米栅极长度晶体管,有良好的电学性能。相关研究成果被发表在《自然》这份国际顶级学术期刊中。

清华大学再立功,继此前研究出新型粒子加速器光源“稳态微聚束”之后,这一次又在半导体领域内取得了重大研究成果突破。

从清华大学公布的消息可以解读出很多信息,亚1纳米也就是常规1纳米以下的程度。大家常说的5nm,4nm和3nm等制程芯片,主要指的是在同样的逻辑面积内可容纳的晶体管数量。

可容纳的晶体管数量越多,对纳米工艺的要求程度就越高。因此需要将晶体管的长度压缩到更精细的纳米制程。

不过这并没有统一的标准,各大芯片制造商工艺不同,在其所认定的工艺纳米范围内,可容纳晶体管数量也不一样。比如台积电7nm工艺的每平方晶体管密度为96.5亿,而英特尔仅仅是10nm就有100.8亿。

因此想要突破到更先进的纳米工艺,不仅要将晶体管长度做到更细微的程度,而且密度,逻辑面积等等也得压缩。

而晶体管作为保障电流传输的开关器件,不管芯片制造商有怎样的工艺改进,最终都无法绕开晶体管的栅极束缚。

因为摩尔定律的限制,所以导致集成电路可容纳的晶体管数量难以翻倍。也就在这个时候,清华大学验证了垂直硫化钼晶体管的可行性,将晶体管微缩程度再次提高,从而突破1nm以下的晶体管。

突破1nm以下晶体管有何意义?

伴随着清华大学攻克亚1nm晶体管的消息传开,业内也展开了台积电会不会要和清华大学合作的消息。

要知道台积电目前的工艺部署还仅在4nm,3nm,台积电的工艺规划是今年下半年量产3nm,但到了更先进的2nm,1nm,台积电至少得四五年以后才有可能触及。最终能否实现突破也是个未知数。

但如果有了清华大学对1nm以下的晶体管理论佐证,双方展开合作讨论,是不是意味着台积电有望攻破比1nm更先进的亚1nm芯片呢?

事实上目前还无从得知,台积电也没有对这件事情表态。现在看亚1nm芯片还是太过于遥远了,有了理论支持是一方面,造亚1nm芯片的半导体设备,产业链的技术能不能跟上又是另一方面了。

所以在讨论台积电会不会与清华大学合作造亚1nm芯片之外,不妨着重眼前,看看突破1nm以下晶体管到底有何意义。

实际上意义是非常重大的,在现有可查询的资料中,只有美国巨头IBM公司做到了2nm芯片的突破。去年12月份,IBM发布了关于2nm芯片的宣传视频,内容中介绍其研发的2nm节点芯片晶体管数量是全球树木的10倍,性能比7nm提升了45%。

这在当时引起了不小的轰动,各种关于IBM打造出2nm芯片的消息随处可见。但需要注意的是,IBM提供的仅仅是理论,并非实际。实际上台积电,三星连3nm都没有实现量产,更别说造出2nm了。

但即便是理论,也为将来的实践奠定了很大的基础。都说实践是检验真理的唯一标准,但在实践之前总得先提出理论才行。

所以从这个角度看,清华大学提供了一个很好的理论方向,为将来开创芯片新纪元提供了新的可能性。这项理论突破的意义在将来会得到体现,为后续展开探索脚步的先行者们指引方向。如同海上的灯塔,照亮前方。

总结

清华大学再次立下大功,虽然这次突破只是理论,但如果没有理论,哪来的实践验证。国产半导体不仅需要展望未来,更要立足于当下,走好每一步,让探索者们的前路被彻底照亮。
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