为什么说1nm是半导体的极限?

1nm芯片不是极限。

1nm就是摩尔极限，也就是说，硅基芯片的极限精度理论上只能达到1nm，但由于自然环境的限制，其实际精度永远不可能达到1nm。

制程越小，功耗越小，在实现相同功能的情况下，发热小，电池可使用的时间更长。这就是芯片制程越来越小的主要原因。

台积电已经研发出了3nm芯片制造，本以为自己已经独占鳌头，却让人没有想到的是，近日英特尔突然宣布它们已经突破了芯片的摩尔极限，并且已经研发出三套方案，1nm不再是芯片精度的尽头。

发展：

芯片上有无数个晶体管，他们是芯片的核心，也就说，目前的技术是要把晶体管做的越来越小，这样，芯片上能容纳的晶体管就很多，芯片的性能就随之增加。

而目前最小的是1 nm栅极长度的二硫化钼晶体管。而且，并不是到1nm才会发生击穿效应，而是进入7nm节点后，这个现象就越来越明显了，电子从一个晶体管跑向另一个晶体管而不受控制，晶体管就丧失了原来的作用。

硅和二硫化钼（MoS2）都有晶体结构，但是，二硫化钼对于控制电子的能力要强于硅，众所周知，晶体管由源极，漏极和栅极，栅极负责电子的流向，它是起开关作用，在1nm的时候，栅极已经很难发挥其作用了，而通过二硫化钼，则会解决这个问题，而且，二硫化钼的介电常数非常低，可以将栅极压缩到1nm完全没有问题。

1nm是人类半导体发展的重要节点，可以说，能不能突破1nm的魔咒，关乎计算机的发展，虽然二硫化钼的应用价值非常大，但是，目前还在早期阶段，而且，如何批量生产1nm的晶体管还没有解决，但是，这并不妨碍二硫化钼在未来集成电路的前景。

适用了20余年的摩尔定律近年逐渐有了失灵的迹象。从芯片的制造来看，7nm就是硅材料芯片的物理极限。不过据外媒报道，劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限，采用碳纳米管复合材料将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。那么，为何说7nm就是硅材料芯片的物理极限。

　芯片的制造工艺常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm来表示，比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm制造工艺。现在的CPU内集成了以亿为单位的晶体管，这种晶体管由源极、漏极和位于他们之间的栅极所组成，电流从源极流入漏极，栅极则起到控制电流通断的作用。

而所谓的XX nm其实指的是，CPU的上形成的互补氧化物金属半导体场效应晶体管栅极的宽度，也被称为栅长。

栅长越短，则可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶体管——Intel曾经宣称将栅长从130nm减小到90nm时，晶体管所占得面积将减小一半；在芯片晶体管集成度相当的情况下，使用更先进的制造工艺，芯片的面积和功耗就越小，成本也越低。

栅长可以分为光刻栅长和实际栅长，光刻栅长则是由光刻技术所决定的。 由于在光刻中光存在衍射现象以及芯片制造中还要经历离子注入、蚀刻、等离子冲洗、热处理等步骤，因此会导致光刻栅长和实际栅长不一致的情况。另外，同样的制程工艺下，实际栅长也会不一样，比如虽然三星也推出了14nm制程工艺的芯片，但其芯片的实际栅长和Intel的14nm制程芯片的实际栅长依然有一定差距。

其实在各种芯片领域，所谓的物理极限都只是当时人们技术水平不够所导致的理论极限，就比如在若干年之前，当时研究硅基芯片的人难道会想到现在的硅基芯片能做成这样吗？时代是在进步的，人类的科技水平每日都在更新，硅基芯片的物理极限被不断被突破是一个非常正常的现象。

台积电作为硅基芯片领域的佼佼者，他们在硅基芯片在研究方面一直都是下了很多大功夫的，他们的制作工艺绝对是一般芯片公司无法比拟的。像芯片这种东西，所要求的制作工艺是非常的高，指甲盖大小的芯片需要集成几十万甚至上百万的晶体管，这个数字与芯片的精细程度息息相关，虽然芯片的制作过程大概只分为设计、制造、封装和检测，可这小小四个过程，却是难倒了无数人，理论知识大家都可以学到，但实际 *** 作却只能通过一次又一次的失败来获取经验。

制作一个芯片最重要的设备就是光刻机，而顶级的光刻机技术又在荷兰的ASML公司，一般人是绝对买不到这么高级的光刻机，但台积电公司可不是一般人，他们所能获取的设备说不定比现在明面上的还要更高级，而且他们是有自己的设备研究室，大多时候会将市面上的机器购买回来重新研究，随后自己改装设计出更为高级的设备，想要做出好的芯片，自然而然是得有最高级的设备，而台积电在这点方面绝对是完全具备的。

再来是芯片制造中非常重要的一个材质问题，好的材质才能造出好的芯片，特别是制造硅基芯片所需要的硅基材料，当初的人之所以会认为7纳米是硅基材料芯片的物理极限，是根据摩尔定律和各种物理法则进行计算得出，因为以当时的工艺水平和材料水准就只能造出7纳米的硅基芯片，不过现在人们已经制造出了更为高级的芯片制造设备，也发现了更适合的硅基材料，二者相互叠加之后，突破原本的硅基芯片七纳米极限也是可以理解的事情。

硅基芯片7纳米的物理极限是通过物理公式和摩尔定律计算出来的，而现在也证实了这个物理极限并不是真正的极限，7纳米的硅基芯片都已经投入工业化生产了，而5纳米的芯片则已经有了真正的样本，台积电现在是公开表示他们会做出更薄的芯片，三纳米两纳米甚至是更低，不过到那时所需要的设备和材料又是我们无法想象的了。

随着人类的工艺进程不断突破物理上的极限，人类的制造工艺也会达到一个又一个新的标准，不想被时代抛弃的话，只能不断的自我进步，芯片绝对是世界上一个经久不衰的领域，这个领域的突破是可以直接代表了人类在科技水平上的突破。