全球7nm晶元成功的背後：有位中國科學家，提出了顛覆性晶元技術
全球7nm晶元成功的背後:有位中國科學家,提出了顛覆性晶元技術
我們知道，微電子行業和半導體行業的進步，共同促進了人類智能晶元的蓬勃發展。而晶元的性能，如效率、能耗等，很大程度上取決於製造的工藝和晶元的製程。我們知道，微電子半導體行業，一直遵守摩爾定律。何所謂摩爾定律呢？這個定律可以告訴人們，當產品的價格不變時，每隔18~24個月，單位集成電路IC上可容納的元器件數目就會增加一倍，性能和性價比也會隨之提高一倍。
當人們對晶元的加工技術達到65nm的時候，繼續使用以空氣為介質的「乾式」微影技術，已經很難獲得突破。於是，在2002年，半導體行業神一般的摩爾定律突然不靈了，如果摩爾定律失效，這將意味著人類的信息技術發展可能會陷入停滯。
然而，在2002年的一次微影技術研討會上，有一位低調的中國科學家，提出了顛覆性的晶元技術方法，讓晶元製造打開了另一扇大門。該項技術，與乾式工藝不同，利用水作為介質，進行浸潤式微影光刻，實現了整整兩倍的晶元解析度提升。這項技術的提出，讓整個晶元工藝一下子前進2~3代。更有優勢的是，這項新工藝比傳統工藝的造價更為低廉、且操作簡便。
這位中國科學家就是出生於1942年的林本堅，台積電原研發副總經理，2018年未來科學大獎「數學與計算機科學獎」獲得者。他的浸潤式光刻技術的發明，影響全球整個半導體產業進程的推進，成為全球晶元行業的領航者。不僅如此，他的發明，也讓業界的摩爾定律起死回生，人們再次看到半導體行業發展的希望。
於是，從全球量產第一代45納米晶元開始，業界不斷優化進步，推出40納米、32納米、28納米、20納米、16納米、14納米、10納米以及今年剛公布的7納米晶元，這些都是依靠浸潤式技術創造的。今年全球7nm晶元的推出，讓華為的麒麟980晶元、蘋果A12、高通驍龍8150等大獲成功。從智能手機市場的不錯表現，就能看出，7nm晶元的巨大威力。據悉，世界第一大晶元代工廠，台積電，將會用200億美元作為啟動資金，依然基於浸潤式技術，建設世界第一個3nm級別的晶圓加工廠，這讓晶元行業再次陷入沸騰的狀態，人類即將跨入3nm晶元的時
我們是否了解這個獨步全球的「微影浸潤式技術」呢？通俗的講，這項技術主要是將一個集成了各種管和線的電路系統植入到微小晶片上。如今的光影微刻技術，已經發展到一個頭髮橫截面大小的半導體，可以裝下20735個SRAM（一種存儲單元）。
林本堅，為何會成為2018年未來科學大獎「數學與計算機科學獎」的唯一獲得者呢？
據不完全統計，從2006年開始至今，世界所有高端晶元，包括我們在用的手機里的核心晶元、以及正在推出的人工智慧晶元、5G晶元和比特幣挖礦晶元，全都是浸潤式光刻技術製造出來的。林本堅是世界上第一個提出這項核心科技的科學家，這項技術對未來晶元行業的發展，具有世界級的決定性作用。獲得未來科學大獎，當之無
當浸潤式光刻技術提出後，世界知名晶元加工廠商，如台積電，三星和因特爾等，分別投入較大資金，推進該項技術。有林本堅支持的台積電，似乎具有超強動力，一舉拿下全球一半以上的業務。
如今，台積電已經發展成為全球第一大晶元代加工企業，且冠軍地位很難被撼動。根據之前台積電發布的2018年第三季度財報可知，該季度台積電的營收達到人民幣約588億元，換句話說，台積電平均每天可以收入6.5億元。2018年上半年，台積電的全球市場份額達到56%，並且台積電已經拿下了華為、高通、聯發科、NVIDIA以及蘋果等公司的大量晶元訂單。根據相關報道，蘋果公司2019年的A13也將由台積電代工生產。據預測，台積電的全球市場份額，將有望在2019年超過60%。
另一方面，原本擁有蘋果晶元加工訂單的三星，被台積電奪走A10、A11、 A12業務後，似乎絕地反彈，不斷增大技術投資和研發，目前三星的代工規模也在不斷擴大。三星的晶元加工市場份額，已經由去年的14%提高至今年的25%，上升78.6%。並且，2018年三星全年的晶元代工收入，預計會達到100億美元，比去年的46億美元增加117%。三星已經成為晶元代加工行業的第二大企業。因特爾在市場的競爭下，目前還在10nm左右的製程上徘徊，目前還不能撼動台積電和三星的領先地位。
晶元加工行業，技術已經推進到7nm，未來能否進一步實現3nm乃至1nm，台積電還能否繼續保持領先地位，我們拭目以待~
