《前瞻 | Imec大会:2036年实现1纳米半导体》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2022-05-23
  • 世界上最先进的半导体研究公司Imec最近在比利时安特卫普举行的未来峰会上分享了其“1纳米以下 “硅和晶体管路线图。该路线图让我们大致了解了到2036年,该公司将与台积电、英特尔、三星和ASML等行业巨头合作,在其实验室中研究和开发下一个主要工艺节点和晶体管架构的时间表。

    该路线图包括突破性的晶体管设计,从将持续到3纳米的标准FinFET晶体管,到2纳米和A7(7埃)的新的门控全方位(GAA)纳米片和叉片设计,然后是A5和A2的CFET和原子通道等突破性设计。需要提醒的是,10个埃等于1纳米,因此Imec的路线图包括了次 "1纳米 "工艺节点。

    你可能没有听说过大学间微电子中心(imec),但它是世界上最重要的公司之一,与台积电和EUV工具制造商ASML等更知名的公司并列。虽然以半导体研究为重点的imec没有大张旗鼓地运作,但它作为半导体行业的基石,将英特尔、台积电和三星等激烈的竞争对手与ASML和应用材料公司等芯片工具制造商聚集在一起,更不用说Cadence和Synopsys等同样关键的半导体软件设计公司(EDA),在一个非竞争性的环境中。这种合作使这些公司能够定义下一代工具和软件,它们将用于设计和制造为世界提供动力的芯片。

    在设计芯片和制造芯片的工具的复杂性和成本大幅增加的情况下,标准化的方法变得越来越重要。Imec还与英特尔或台积电等客户合作,研发可用于其最新处理器的新技术。该公司还因与其长期合作伙伴ASML合作,帮助开拓EUV技术而闻名。

    最后,所有领先的芯片制造商都使用来自少数关键工具制造商的大部分相同设备,因此某种程度的标准化是必要的。然而,这需要在部署前十年开始研发工作,这意味着与AMD、英特尔和Nvidia等公司的近期产品路线图相比,IMEC的路线图可以让我们对半导体行业即将出现的进步有更长远的看法。事实上,如果没有imec提前数年开展的合作工作,这些产品中的许多甚至不可能出现。

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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2021-03-18
    • 尽管欧洲在全球半导体产业链中占据极为重要的地位,可晶圆制造特别是先进工艺的实力并不强。近日,面对美国、日韩纷纷强化半导体制造能力的情势,欧洲也再次燃起先进半导体制造的雄心。在一项名为《2030数字指南针》计划中,欧盟委员会提出新的目标,到2030年欧洲先进和可持续半导体的生产总值至少占全球生产总值的20%,生产能力冲刺2nm。那么,欧洲是否有能力打造一座先进工艺的半导体制造厂?又该如何发展? Fablite模式盛行限制了制造产能扩张 “欧洲的半导体产业的整体实力很强。概括来说,欧洲的半导体研究历史悠久、产业链各环节基础扎实、科研机构实力强劲。”半导体专家莫大康在接受记者采访时指出。从半导体产业链各环节来看,全球最大的移动IP供应商ARM、光刻机行业巨头阿斯麦(ASML)、德国化工巨头巴斯夫、全球知名的独立公共研发平台IMEC均起源于欧洲。 更加值得重视的是英飞凌、恩智浦和意法半导体这三大巨头。英飞凌在20世纪90年代末由西门子半导体部门独立而来,恩智浦则是2006年从飞利浦的半导体业务独立而来,意法半导体来自于法国和意大利两国的强强技术联合。正是因为有着这样的渊源,英飞凌、恩智浦、意法半导体等欧洲半导体公司在射频技术、嵌入式AI、智能传感器、微控制器、低功耗技术、安全部件等方面拥有很强的实力,这些技术广泛应用于智能制造、汽车电子等领域。 然而,与强大的设计、研发实力相比,欧洲在晶圆制造特别是先进工艺上的实力相对薄弱。ICInsights数据,在价值4400亿欧元的全球半导体市场中,来自欧盟的份额大约在10%,也就是440亿欧元左右。欧州半导体制造产能在全球市场中只占9%。集邦咨询发布的2021年第一季度全球十大晶圆代工厂商中,也没有来自欧洲的厂家。 为什么欧洲在半导体制造方面实力不足呢?“台湾经济研究院”研究员刘佩真指出,重要原因是欧洲企业的意愿不强。恩智浦主攻车载通信和射频芯片模块,收购飞思卡尔又使其一举成为MCU领域的全球第一,去年再次收购Marvell的无线连接业务,开始大力拓展UWB、NFC等射频业务。英飞凌近来持续加码功率半导体业务,2015年收购美国国际整流器公司,进一步强化了第三代化合物半导体的技术优势;2019年收购赛普拉斯,加强了MCU与互联技术的实力。依托传感器、MCU、功率半导体等业务的实力,意法半导体同样关注汽车、工业半导体与消费电子领域。“这些领域的芯片所使用的工艺技术多为传统特色工艺,加之终端客户大多位于亚洲,因此欧洲半导体企业更倾向于采取Fablite模式,即核心的产品技术在自家晶圆厂中生产,而将非核心产品委托给代工厂加工。这就导致欧洲企业并没有建设庞大晶圆制造产能的需求。”莫大康也表示。 欧洲发展晶圆制造变得迫切起来 专注于汽车电子、工业产业等稳健领域,使得欧洲企业错过了存储器、晶圆代工、智能手机芯片等需要先进工艺的热门领域。但是,近年来,汽车的智能化、网联化趋势越来越明显,制造业也在不断推进数字化、智能化改造,芯片在汽车、工业创新中所发挥的作用越来越明显,算力需求越来越强劲。 恩智浦大中华区主席李廷伟就表示,恩智浦下一代S32平台中将采用5纳米制程,以满足先进汽车架构对高度整合、低功耗和高运算能力的需求,支持更多智能化的汽车应用和创新,进一步推动汽车向强大的道路计算系统转变。这也显示出,欧洲发展晶圆制造特别是先进工艺的需求正变得迫切起来。 事实上,欧洲曾经多次推动本土芯片制造能力的恢复。2009年,从英飞凌拆分出来专攻DRAM制造的奇梦达公司宣布破产,成为欧洲发展先进半导体制造的一个重大挫折。2012年,欧盟负责数字议程的委员NeelieKroes也曾经着手推动欧洲半导体芯片业务,并提出了著名的“芯片空中客车(Airbusofchips)”议程,即将公司、地区和欧洲利益相联合,以重振芯片制造。 FutureHorizons公司首席执行官MalcolmPenn表示,如果欧洲各机构、研究中心和半导体公司能够联合起来,欧洲有望实现芯片制造能力的恢复。 如何实施新版“芯片空中客车”计划? 那么,欧洲应当如何实施其新版的“芯片空中客车”计划呢?Penn认为,应该从技术研发方面切入,发挥欧洲在技术研发上的优势。当前全环绕栅极效应管(Gate-All-Around)技术就是另一个难得的机会。该技术尚处于起步阶段,对所有人来说都是陌生的。欧洲可以不用追赶鳍式场效应管(FinFET)技术上的领先者,而是和台积电、三星等公司处于同一起跑线上。 莫大康则强调,现在人们一提到芯片制造往往想到晶圆代工。然而,欧洲发展先进工艺并不适合采用代工模式,而是应当依托现有大型半导体企业,依托这些企业在技术、市场以及晶圆制造方面的雄厚基础。只要资金有保证,是有很大机会发展起来的。 不过,值得注意的是,很多欧洲半导体企业对发展先进制造的意愿并不强烈。英飞凌CEOReinhardPloss表示,欧洲的科技产业规模不够大,不值得让芯片生产本地化。即使资金被用来在欧盟境内兴建晶圆制造厂,它们的最大客户仍然是外国科技巨头,在这种情况下,生产本土化于事无补。ASML首席执行官PeterWennink也对此持怀疑态度,他表示:“建立全球无摩擦半导体生态系统已经花费了数十年的时间。如果打算将其分解,将增加成本。” 毫无疑问,欧盟计划建设先进工艺晶圆厂的原因,离不开全球先进晶圆产能逐渐向三星和台积电等巨头集中的现状。然而,计划能否成功,尚需说服更多企业对此计划产生足够的意愿。因此,计划最终能否成功,仍需拭目以待。
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    • 来源专题:半导体工艺技术
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2018-12-07
    • 近日,科技日报记者从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏教授课题组与合作者合作,设计了一种“脉冲式轴向外延生长”方法,成功制备了尺寸、结构可调的一维胶体量子点-纳米线分段异质结,利用ZnS纳米线对CdS量子点的晶面选择性钝化作用,可同时实现量子点表面的有效钝化和光生载流子的有效转移。该研究成果近日发表在《自然·通讯》杂志上。 设计新型半导体纳米材料以捕获太阳能并实现高效光化学转化,是解决当前全球能源与环境危机的一种理想途径之一。胶体量子点具有尺寸可调的光学和电学特性,因而作为一种重要的光催化剂材料在太阳能转化领域备受青睐。 然而,胶体量子点的表面悬挂键会导致大量的陷阱态,从而将载流子强烈局域化并阻碍其进一步参与表面化学反应。目前,如何同时实现量子点表面钝化和电荷转移仍然面临挑战。 研究团队基于此前他们在液-固-固相催化生长一维纳米异质结构的工作基础,提出了一种“脉冲式轴向外延生长”合成胶体半导体纳米晶的新策略。理论计算表明,Zn和Cd原子在Ag2S固相催化剂中的嵌入能差异使得在Cd前驱物存在时能够优先生长CdS,因而可通过控制Cd前驱物的加入调控CdS量子点-ZnS纳米线的结构参数。 该方法具有高度的灵活性,可对量子点的尺寸、数量、间距和晶相进行精准控制。研究者发现ZnS纳米线选择性钝化CdS量子点晶面以后,降低了载流子局域化程度,延长了载流子寿命,有利于载流子迁移至催化剂表面进行反应。 这项研究为今后设计开发新型高效光催化剂提供了新途径。此外,该合成策略还有望拓展到其他胶体量子点体系,并通过完善合成方法实现其结构参数的精细调控,预期在激光、单光子源以及单电子探测等方面展现出独特的应用价值。