隨著2nm里程碑的臨近，臺積電和英特爾等公司將當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)推向極限，新材料和更先進(jìn)的化學(xué)品將在芯片制造行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。

半導(dǎo)體設(shè)備及材料公司英特格（Entegris）和默克公司（Merck）的高管近日討論了隨著摩爾定律放緩，全球芯片競賽如何演變。

Entegris首席技術(shù)官James O'Neill表示，在實現(xiàn)先進(jìn)生產(chǎn)工藝方面，占據(jù)中心位置的不再是芯片制造設(shè)備，而是先進(jìn)材料和清潔解決方案，“我認(rèn)為材料創(chuàng)新是提高性能的主要驅(qū)動力這一說法是可靠的。”

默克電子業(yè)務(wù)CEO凱·貝克曼（Kai Beckmann）也表達(dá)了同樣的觀點。貝克曼說：“我們正在從過去二十年（芯片制造）設(shè)備對于推進(jìn)技術(shù)最重要的時代轉(zhuǎn)向下一個十年，即我們的客戶所說的材料時代。設(shè)備仍然很重要，但現(xiàn)在材料決定了一切?！?/p>

對于處理器芯片，到2025年大規(guī)模生產(chǎn)2nm節(jié)點的競賽已經(jīng)開始，臺積電、三星和英特爾等巨頭處于領(lǐng)先地位。根據(jù)各種開發(fā)路線圖，更復(fù)雜的芯片也可能即將出現(xiàn)。

與此同時，三星、SK海力士和美光等存儲芯片巨頭正在利用3D NAND閃存實現(xiàn)技術(shù)突破，目標(biāo)是最終生產(chǎn)出多達(dá)500層的芯片。這三家公司目前生產(chǎn)的存儲芯片層數(shù)超過230層。

這兩個領(lǐng)域的不斷進(jìn)步不僅需要先進(jìn)的設(shè)備，還需要全新的尖端材料庫。例如，邏輯芯片生產(chǎn)躍升至2nm，需要全新的芯片架構(gòu)。在這種稱為環(huán)柵（GAA）的新架構(gòu)中，晶體管以比早期平面配置更復(fù)雜的3D方式堆疊。

O'Neill稱，開發(fā)用于新型晶體管配置（例如環(huán)柵）的材料需要創(chuàng)新材料“均勻地覆蓋頂部、底部和側(cè)面”，并補充說業(yè)界正在設(shè)計方法以“在原子水平上做到這一點”。

化學(xué)品變得越來越重要的另一種原因是需要確保穩(wěn)定的質(zhì)量。O'Neill表示，生產(chǎn)良率對于確定哪些廠商具有商業(yè)競爭力變得極其重要。高純度化學(xué)品對于確保完美生產(chǎn)和最大限度減少缺陷至關(guān)重要。

默克公司的Beckmann給出了該行業(yè)材料演變的另一個例子：銅在當(dāng)前芯片制造工藝中被廣泛用作導(dǎo)電層，但為了制造更小、更先進(jìn)的芯片，該行業(yè)正在探索鉬等新材料。

但持續(xù)創(chuàng)新導(dǎo)致成本攀升。據(jù)芯片行業(yè)咨詢公司International Business Strategies估計，單片2nm晶圓成本高達(dá)3萬美元，比上一代（即iPhone 15 Pro使用的3nm處理器）高出50%。