不能量产的1纳米工艺与设备，算不算耍流氓？

晶圆代工大厂包括台积电、英特尔、三星等公司在 2017 年陆续将工艺进入 10 纳米阶段，而且准备在 2018 年进入 7 纳米工艺的试产，甚至 2020 年还将要推出 5 纳米工艺技术。因此，随着工艺技术的提升，半导体工艺也越来越逼近极限，制造难度也越来越大。就以 5 纳米之后的工艺来说，到目前为止都没有明确的结论。对此，美国布鲁克海文国家实验室 （Brookhaven National Laboratory，简称BNL） 的研究人员日前宣布，开发出可以达成 1 纳米工艺的相关技术与设备。

根据EETimes报导，美国能源部（DOE）旗下的布鲁克海文国家实验室的研究人员，日前宣布成功的采用电子束印刷技术，成功的制造了尺寸只有 1 纳米的印刷设备。据了解，这个实验室的研究人员采用了电子显微镜，制造出了比普通电子束印刷（EBL）技术所能做出的更小的尺寸。这使得电子敏感性材料在聚焦电子束的作用下，尺寸得以大大缩小，达到了可以操纵单个原子的程度。而这项技术与设备的诞生，则可极大的改变材料特性，从导电变成光传输，或者在这两种状态下交互执行。

(Source: Brookhaven National Laboratory)

就目前发布的内容来观察，1 纳米印刷使用的是扫描投射电子显微镜（STEM），被隔开 11 纳米，这样一来每平方毫米就能实现 1 兆个特征点（features）的密度。再透过偏差修正 STEM 在 5 纳米半栅极在氢氧矽酸盐类抗蚀剂下，实现了 2 纳米的分辨率。

这些技术听上去激动人心，不过实验室研发的技术并不代表能很快商业化，布鲁克海文实验室的1nm工艺跟目前的光刻工艺有很多不同，比如使用的是电子束而非激光光刻，所用的材料也不是硅基半导体而是PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）之类的，下一步他们打算在硅基材料上进行尝试。

(Source: Brookhaven National Laboratory)

这也不是科学家第一次达到 1 纳米级别的技术，2016 年美国能源部下属的另一个国家实验室也宣布发展出 1 纳米工艺技术。这部分所使用的是纳米碳管和二硫化钼等新材料。不过，不管是哪一边所开发出的新技术与设备，就目前来观察，这项技术都不会很快投入量产。因为纳米碳管电晶体跟 PMMA、电子束光刻一样，跟目前的半导体工艺技术有著明显差异。因此，要让厂商们一下子全部淘汰现有设备，这还可能需要一段时间的布局。

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