7nm不是工艺的终点,而是物理上的天花板。做个小于7nm的东西其实不难,用电子束光刻(ebeam lith)就行,但问题是,硅晶体管做到7nm以下后,中间隔的原子层数太少了,量子隧穿效应就会让漏电问题严重到无法忽略,这样的晶体管根本没法用。
芯片上集成的晶体管太多了,每个晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极,而源极和漏极之间是通过硅连接的。随着晶体管尺寸缩小,源极和漏极之间的沟道也跟着变短,当短到一定程度时,量子隧穿效应就会更容易发生。这样一来,晶体管就失去了开关的作用,逻辑电路也就没法正常工作了。2016年有篇网上的文章说,用现有硅材料的芯片,如果晶体管栅长低于7nm,电子就很容易出现量子隧穿效应,这对芯片制造商是个巨大挑战。所以,7nm可能是硅芯片在物理层面的一个极限,但不一定绝对。
目前半导体行业肯定是先改结构来应对,但从理论上讲,每十年降低60mV这个极限是现阶段半导体无法突破的。真正的下一代半导体肯定会基于完全不同的工作原理,不管是TFET、MIFET还是其他什么原理,肯定都会取代现有的半导体技术。
难点和问题
半导体制冷技术挺复杂的,里面涉及一堆参数,随便一个都会影响制冷效果。比如实验室研究时,噪声太大就会干扰实验环境。因为这种技术是基于粒子效应的,而且还有可逆性,所以在应用中冷热端会产生很大温差,这也会影响制冷效果。
1. 半导体材料的优质系数提升不上来,直接影响技术应用。
2. 冷端和热端散热系统的优化设计还停留在理论阶段,实际应用中作用不大,导致整个技术没法按需求提升。
3. 这个技术在其他领域的应用受限,研究也没从实际应用出发,所以扩展很难。
4. 在市场经济环境下,想让这项技术发展得好,还得考虑各种因素,只有把这些都搞定,才能让技术真正发挥作用。
芯片上集成的晶体管太多了,每个晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极,而源极和漏极之间是通过硅连接的。随着晶体管尺寸缩小,源极和漏极之间的沟道也跟着变短,当短到一定程度时,量子隧穿效应就会更容易发生。这样一来,晶体管就失去了开关的作用,逻辑电路也就没法正常工作了。2016年有篇网上的文章说,用现有硅材料的芯片,如果晶体管栅长低于7nm,电子就很容易出现量子隧穿效应,这对芯片制造商是个巨大挑战。所以,7nm可能是硅芯片在物理层面的一个极限,但不一定绝对。
目前半导体行业肯定是先改结构来应对,但从理论上讲,每十年降低60mV这个极限是现阶段半导体无法突破的。真正的下一代半导体肯定会基于完全不同的工作原理,不管是TFET、MIFET还是其他什么原理,肯定都会取代现有的半导体技术。
难点和问题
半导体制冷技术挺复杂的,里面涉及一堆参数,随便一个都会影响制冷效果。比如实验室研究时,噪声太大就会干扰实验环境。因为这种技术是基于粒子效应的,而且还有可逆性,所以在应用中冷热端会产生很大温差,这也会影响制冷效果。
1. 半导体材料的优质系数提升不上来,直接影响技术应用。
2. 冷端和热端散热系统的优化设计还停留在理论阶段,实际应用中作用不大,导致整个技术没法按需求提升。
3. 这个技术在其他领域的应用受限,研究也没从实际应用出发,所以扩展很难。
4. 在市场经济环境下,想让这项技术发展得好,还得考虑各种因素,只有把这些都搞定,才能让技术真正发挥作用。