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[发布] 半导体工艺的极限是1纳米吗?

楼主
发表于 2017/9/27 10:58:55 | 只看该作者
电子计算机的极限源自多个层面,包括但不限于光刻反应速率,刻线宽深比,光刻稳定性,EoT(等效氧化物曾厚度)极限,基底隧穿以及栅极减薄隧穿, 还有由此一系列问题所带来的下游效应和……不计其数的问题,这里涉及太多物理学(同时包括宏观物理学和量子物理学)、物理化学、材料学以及反应工程学方面 的知识,说多了全是泪,所以我们不再继续深入讨论,而是根据综合信息直接给出目前所能够规划到的半导体工艺极限——1nm。
在线宽低于1nm时,目前及可见未来的技术均无法突破可制造性问题以及物理表达形式层面的极限,芯片可以被制造出来,但它的运行状态以及良率完全无法得 到有意义的保证,因为这一尺度的量子效应会更明显的反映出观察者的存在和干扰,我们甚至没法知道一颗挂掉的芯片究竟是哪里坏了又为什么坏了,无论收集问题 还是解决问题都无从谈起。1nm工艺就是当前半导体工艺的光锥和视界,现在没有人知道1nm之后的半导体工业会发生什么,所以1nm就是当前技术环境下 PC以及电子计算机的“命运”,无论CPU、显卡、内存还是硬盘都无法回避。
1 楼
发表于 2017/9/30 | 只看该作者

大多数时候看到的极限是5nm-7nm这个范围。从数量级来看,1-10nm也算对。

人类已经可以在实验室早出5nm的node。但是,这是个体力活和运气活。一个PhD花大量时间才能做出1个。但是做出的100个里至少有90个都是坏的。
简单来说,达到7nm理论极限的时候,技术也完全达到极限了。 实验样品的质量充满了随机性。

尽管目前前景很不明朗,现在还是有大批科学家在钻研这个课题。
如果我们对单原子内部的性质了解的更清楚,我们也可以用一个单原子放在gap中做电子器件。
这种单原子器件的尺寸是0.1nm.

糟糕的是,尽管理论上来讲我们可以用量子力学算出任意一种单原子的电子云分布,计算出所有理化性质,但是实际上,可以用来做器件的原子都太复杂了,我们解不了那个薛定谔方程。
所以大家更倾向于用blockade等等量子效应来描述单原子的导电特性。

这些工作还在进行中。理论上的,我们至少还可以达到用单原子电子器件的尺度0.1nm,我们在实验室里偶尔能制备出这种单原子器件,但是温度得在零下100多度,而且失败率太高。
至于能不能用原子内部的原子核作为电子器件就要看未来我们能否得到可靠理论描述原子核的导电性质了。

所以说,现在的技术极限差不多是5nm的两级,但是用新的理论上达到0.5nm尺寸也完全可能。
未来还会不会有更好的理论可以搞定亚原子级别的电子器件我们并不知道。


2 楼
发表于 2017/10/11 | 只看该作者

太小了量子效应的作用会很显著 换句话说就是会有shot noise 什么意思? 就是你的门电路一共才用了一两个电子表示逻辑 结果量子力学保证你经常差一个电子(shot noise) 你的逻辑就不可能对

3 楼
发表于 2017/10/12 | 只看该作者

大多数时候看到的极限是5nm-7nm这个范围。从数量级来看,1-10nm也算对。

人类已经可以在实验室早出5nm的node。但是,这是个体力活和运气活。一个PhD花大量时间才能做出1个。但是做出的100个里至少有90个都是坏的。
简单来说,达到7nm理论极限的时候,技术也完全达到极限了。 实验样品的质量充满了随机性。

尽管目前前景很不明朗,现在还是有大批科学家在钻研这个课题。
如果我们对单原子内部的性质了解的更清楚,我们也可以用一个单原子放在gap中做电子器件。
这种单原子器件的尺寸是0.1nm.

糟糕的是,尽管理论上来讲我们可以用量子力学算出任意一种单原子的电子云分布,计算出所有理化性质,但是实际上,可以用来做器件的原子都太复杂了,我们解不了那个薛定谔方程。
所以大家更倾向于用blockade等等量子效应来描述单原子的导电特性。

这些工作还在进行中。理论上的,我们至少还可以达到用单原子电子器件的尺度0.1nm,我们在实验室里偶尔能制备出这种单原子器件,但是温度得在零下100多度,而且失败率太高。
至于能不能用原子内部的原子核作为电子器件就要看未来我们能否得到可靠理论描述原子核的导电性质了。

所以说,现在的技术极限差不多是5nm的两级,但是用新的理论上达到0.5nm尺寸也完全可能。
未来还会不会有更好的理论可以搞定亚原子级别的电子器件我们并不知道。


4 楼
发表于 2017/11/14 | 只看该作者

1946年2月14日,第一台计算机诞生在美国,你难道不能想象到,现在你随手拿起一部比1942年那台计算机小了无数倍的手机就能彻彻底底的秒掉那个庞然大物吗?
科技是一直在进步的。

当你认为现在还没有解决办法的时候,说不定明天这个问题就已经解决了。
我只能说,挑战永远没有极限。


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