尽管在1nm芯片这种原子级别的工艺控制非常困难,但芯片巨头仍在朝这个方向努力。近日,消息人士透露,台积电1nm制程将落脚嘉义科学园区,台积电已向相关管理局提出100公顷用地需求,其中40公顷将先设立先进封装厂,后续的60公顷将作为1nm建厂用地。业界估,台积电1nm总投资额将逾万亿新台币。
1月22日,对于台积电1纳米制程总投资额将逾万亿新台币并落脚嘉义科学园区传闻,台积电表示,选择设厂地点有诸多考量因素,台积电以台湾地区作为主要基地,不排除任何可能性,也持续与管理局合作评估合适的半导体建厂用地。一切资讯请以公司对外公告为主。
在最近的IEDM 2023会议上,台积电发布了最新的Roadmap。根据台积电的计划,首先会在2025年量产2nm级的N2制程,2026年左右量产N2P制程,届时将会采用新的通道材料、EUV、金属氧化物ESL、自对齐线w / Flexible Space、低损伤/硬化Low-K &新型铜填充等技术,将实现单颗芯片集成超过1000亿个晶体管,同时借助先进的3D封装技术,实现单个封装集成超过5000个晶体管。
在2027年之后,台积电还将量产1.4nm级的A14制程,2030年将量产1nm级的A10制程,实现单芯片集成超过2000亿个晶体管,借助3D封装技术,实现单个封装内集成超过1万亿个晶体管。
1纳米芯片工艺难度非常大,需要投入巨大的研发资源和资金,并且需要经过长时间的研发和试验才能实现商业化生产。虽然近年来摩尔定律的推进持续放缓,但是台积电深信,随着2nm、1.4nm和1nm制程推出,未来五六年内,半导体芯片仍能在性能、功耗和晶体管密度进一步提升。
目前,台积电也在不断积累实现1纳米芯片的技术,包括互补FET、2D材料、“多层布线”等。其中,在2D材料上,台积电等在内的联合研究小组开发出一种二维材料晶体管,其电流-电压特性与n沟道FET和p沟道FET相同。台积电也将尝试使用石墨烯(一种片状碳同素异形体)进行多层布线,替代当前流行的铜(Cu)多层互连。