半导体|2036年实现"0.2nm"工艺!你相信吗?

近日 , 在比利时安特卫普举办的未来峰会上 , IMEC(微电子研究中心)发布报告 , 探讨了直至2036年左右的半导体工艺、技术路线图 。
IMEC是一家成立于1984年的权威半导体研究机构 , 位于欧洲 , 研究方向包括微电子、纳米技术、信息通讯系统技术(ICT)、芯片制程技术、元件整合、纳米技术、微系统和元件、封装等各个方面 。
IMEC的名气不如Intel、ARM、ASML、台积电、三星、中芯国际等等芯片设计、制造商 , 但同样是重量级玩家 , 尤其是在基础技术研究、行业标准化方面扮演着至关重要的角色 , 与上述巨头都有密切合作 , 还在与ASML合作推动EUV光刻技术 。
在谈论路线图之前 , 首先解释一点 , X纳米工艺行业都标注为“Nx”(nanometer) , 而在纳米之后将是“埃米” , 标注为“Ax” 。事实上 , 2nm之后就开始使用埃米了 , A14就等于1.4nm 。
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IMEC预估的路线图上 , 每一代工艺稳定间隔两年时间推进 , 但目前看应该是初步投产时间 , 而非量产商用时间 , 比如N3 3nm , 路线图上标注2022年 , 但今年是看不到实际产品的 。
之后将陆续是N2、A14、A10、A7、A5、A3、A2 , 最后的A2也就是0.2nm , 预计在2036年左右实现 。
当然 , 不同厂商的路线图是不一样的 , 比如Intel还有一个A18 , 台积电则跳过了N3 。
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在晶体管技术层面 , IMEC认为 , 现有的FinFET只能维持到N3工艺 , 之后的N2、A14将转向GAA环绕栅极、Nanosheet纳米片技术 , 而再往后的A10、A7会改用Forksheet 。
A5时代开始必须使用CFET互补场效应晶体管 , 而到了A2工艺 , 还要加入Atomic原子通道 。
自然 , 每一家厂商的技术路线也不一样 , 哪个工艺节点上应用什么技术 , 也都有各自的考量 。
值得一提的是 , 对于栅极间距(Meta Pitch)这一衡量工艺先进性的重要指标 , 未来进一步缩减将越发困难 , A10工艺可以达到16nm , A7工艺只能到16-14nm , 之后的A5、A3、A2工艺都停留在16-12nm 。
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IMEC统计历史数据后发现 , 52年过去了 , 从晶体管数量角度看 , 摩尔定律依然坚挺 , 而目前的晶体管数量之王属于苹果M1 Ultra , 通过双芯封装达到了1140亿个 。
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不过 , 芯片设计成本确实在飙升 , 16/14nm工艺需要1亿美元出头 , 10nm工艺大约1.8亿美元 , 7nm工艺猛增到近3亿美元 , 5nm工艺则是大约5.5亿美元 , 未来肯定会继续暴涨 。
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