2nm工藝進展受阻，微波爐成關鍵突破點 | 臺積電&康奈爾大學
研究人員：預計2025年投入生產
Pine 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
微波爐成制作2納米芯片的關鍵技術。
沒錯，就是廚房里的那個微波爐。
康奈爾大學的研究團隊改進了家用微波爐，使用微波的方法對芯片進行加工處理，還稱這有可能使臺積電和三星等領先制造商的芯片縮小到僅2納米。
目前相關研究成果已發(fā)表在《應用物理快報》上。
微波爐能成為制作2納米芯片的突破點？
具體如何，一起來看看吧。
微波技術增強了電流傳導能力
在此之前，先簡單了解下是什么限制了2nm芯片的制作。
芯片上會有很多個晶體管，在晶體管的內部，電流會從起始端（源極）流向終點（漏極）。
在這個過程中，電流會經過一個閘門（柵極），而柵極的寬度正是平時所說的芯片尺寸。
但隨著制程技術的發(fā)展，柵極的寬度越來越小，源極和漏極之間的距離也越來越近。
這就會導致源、漏兩極的電場對柵極產生干擾，進而使得柵極對電流的控制能力大大下降，也就是出現(xiàn)短溝道效應。
而解決短溝道效應很大程度上就是在芯片材料和工藝上下功夫，其中的一個辦法就是提高器件溝道摻雜濃度。
具體來說，就是通過在芯片材料中摻雜大量的其他原子，然后對其進行退火來激活摻雜的原子。
比如說，將磷原子摻雜至硅中，然后對這個混合物進行加熱退火，提高磷原子的平衡濃度，也就是說激活磷原子在硅中的活性，進而提高其電流傳導能力。
但提高摻雜濃度并不是一件易事。
傳統(tǒng)的提高平衡濃度的加熱退火方法目前已經達到了極限，若要再提高，可能會導致硅晶體膨脹。
傳統(tǒng)的方法行不通，只能另尋他路。
這不，康奈爾大學研究人員提出了一種新的提高磷的平衡濃度的方法：微波技術。
△圖源：cornell.edu
在此之前，臺積電就已經做出過微波可以激活多余的摻雜物的推測。
但微波有一個很大的弱點，就是駐波的存在，它不傳導能量，會阻礙材料中摻雜物的持續(xù)激活。
那這么說，只要解決“駐波”這個問題，一切就都迎刃而解了。
的確如此，臺積電與康奈爾大學的黃哲倫合作，一起改進了微波爐，使微波爐在工作過程中產生的駐波能夠被有效控制。
這樣一來，便能夠有選擇地控制駐波發(fā)生的時間，使得芯片材料中所摻雜的原子能夠被適當激活，并且不會出現(xiàn)過度加熱損壞晶體的狀況。
除此之外，使用微波技術提高摻雜濃度，可能也會改變芯片中使用的晶體管的幾何形狀。
鰭式場效應晶體管結構已經存在20多年了，而微波退火使得一種新的晶體管結構成為可能，在這種結構中，晶體管作為納米片水平疊加，可以進一步增加晶體管的密度和控制。
值得一提的是，黃哲倫還對這項技術做出預測：
這一技術可能用于生產出現(xiàn)在2025年左右的半導體材料和電子產品。
并且，他也與博士后詹盧卡 · 法比（Gianluca Fabi）共同申請了微波退火器的兩項專利。
但對于微波技術能不能稱得上是制作2nm芯片的關鍵技術，有網(wǎng)友發(fā)表了自己的意見。
基本上，他們改進了制造芯片的許多步驟之一。但這并不是芯片尺寸的步驟，相反，它只是一個準備步驟，以供其他步驟更好地運行。
對于微波技術，你覺得它稱得上是2nm芯片的突破關鍵嗎？
歡迎下方評論區(qū)留言～
論文鏈接：
https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0099083
參考鏈接：
https://news.cornell.edu/stories/2022/09/modified-microwave-oven-cooks-next-gen-semiconductors
相關閱讀
報名 | 四場直播講透AI芯片的應用與挑戰(zhàn)、剖析技術難點，芯片的所有知識點都在這了
在本次云展覽上，燧原科技將會詳細展示“邃思”高性能人工智能訓練芯片、“云燧T10”人工智能訓練加速卡，ESL智能互聯(lián)以及“馭算”計算及編程平臺。
