1.5nm新晶体管结构：摩尔定律的挑战与未知

（作者：莫大康）

　　新材料和新晶体管结构有可能把摩尔定律延伸至1.5nm，因此IC制造商有非常大的可能性使芯片的制造工艺达到10nm，但是要进入7nm及以下将会面临许多挑战。最大的问题是至今没有达到7nm，能不能达到5nm更是问题，至于3nm那是不可预知的。

　　产业路线图

　　IMEC的最新路线图是下一代晶体管结构在7nm时，会优先采用III V的finFET结构。

　　如果产业真的进入10nm以下，肯定不像以前那样仅是简单地缩小栅的长度。根据目前的情况，进入7nm时将采用新的晶体管结构、新的沟道及互连材料，同时也包括开发不同于现在应用的新设备及材料。

　　从技术角度来看，目前在研发阶段有可能进入7nm与5nm，但也面临着挑战。一个不可逾越的挑战是设计和制造芯片必须满足成本及功耗的要求，另一个挑战是如何选择正确的技术路线，因为路线图有许多不同的版本。实际上，在以前许多版本的路线图中，下一代晶体管的候选者在7nm时是高迁移率或者III V finFET。

　　现在有许多候选者都试图突破路线图，如IMEC的最新路线图是在7nm时会优先采用III V的finFET结构，即下一代晶体管结构会在7nm时提早出现，但也可能被推迟至5nm时。在7nm时有三种主流的晶体管结构候选者，即环栅FET、量子阱finFET及SOI finFET。按照IMEC的说法，环栅FET会优先，不过目前来讲谁会胜出为时太早。同样，锗或者III V族材料都应该是7nm时沟道的首选材料之一。

　　基于IMEC及IMEC合作伙伴路线图，产业有可能在2018年进入7nm时代。不必惊奇，他们都希望能解决芯片尺寸继续缩小的问题，或许这将真的是摩尔定律的终点。问题是不管未来7nm能否达到，或是会有一些推迟，整个产业的前进步伐己不可能再是每两年前进一个节点。

　　在10nm以下无论制造成本及设计费用都会大幅上升，全球只有少数几家制造商有能力继续跟踪，因此产业界必须互相加强合作。三星电子半导体研发中心副总裁E.S.Jung说，在他的研发中心正同时开发三个节点，目标是1.5nm，如何能实现？这需要设备、材料及开拓创新，并且三星不可能自己单干。