本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）綜合
隨著製程技術的縮小，新的材料和設計正在被探索以解決這一問題。
日本領先的半導體材料製造商正在採取戰略舉措，開發1奈米晶片生產的關鍵部件，將自己定位於下一代半導體技術的前沿。
光掩模創新推動進步
日本印刷公司 DNP 在開發 1 奈米級半導體光掩模方面取得了重要里程碑，並已開始向裝置製造商分發樣品，目標是在 2030 年後實現量產。該公司的突破來自與比利時微電子研究機構 Imec 的戰略合作，專注於高數值孔徑極紫外 (EUV) 曝光裝置的光掩模開發。
透過實施先進的電子束光刻技術和材料最佳化，DNP成功建立了最佳製造工藝。
該公司的路線圖包括到 2027 財年啟動 2 奈米光掩模的量產，與國內晶片製造商 Rapidus 的 2 奈米晶片生產時間表保持一致。DNP 預測，到 2027 年，全球外部光掩模市場將擴大 40%，達到 26.7 億美元。
全行業發展勢頭
另一家日本主要材料製造商凸版印刷（Toppan）已於 2023 年開始向 IBM 供應 2 奈米光掩模，並計劃在 2026 財年開始量產。該公司已與 Imec 和 IBM 建立了戰略合作伙伴關係，共同探索光掩模技術的高階應用。
擴大生態系統
富士膠片透過推進 1 奈米晶片生產所必需的光刻膠材料，為生態系統做出了貢獻，並已承諾投資 130 億日元建設新的研發中心。為支援這些私營部門的舉措，日本教育部已撥款 40 億日元用於 2025 年的下一代半導體研發。
法國CEA-Leti研究所的貢獻
CEA-Leti作為全球領先的微電子研究機構之一，其在半導體材料、裝置和製程技術方面擁有豐富的經驗和專業知識。法國此次的合作不僅加強了歐洲在全球半導體研究中的地位，也為1nm技術的發展帶來了新的可能性。
IBM的2nm晶片及其向1nm的進展
IBM一直是半導體技術革新的領跑者。2021年，IBM宣佈推出全球首款2nm晶片，這標誌著其技術已經接近1nm。2nm晶片的成功研發，不僅顯示了IBM在高階半導體技術上的領導地位，也為未來1nm技術的發展奠定了基礎。
Imec的1nm以下電晶體路線圖
Imec是全球著名的奈米電子研究機構，其在1nm以下電晶體技術方面的研究已經取得顯著進展。2023年5月，Imec公佈了其1nm以下電晶體的路線圖，展示了未來幾年內實現1nm製程的可能路徑和技術難點。在Imec的規劃中，1nm等於10埃，這意味著他們正致力於開發遠超現有技術極限的產品。
臺積電在1nm技術上的研究和進展
臺積電作為全球領先的晶圓代工廠，其在1nm技術上的研究同樣引人注目。臺積電計劃在2026年動工建設1nm製程工廠，預計2027年開始試產，2028年實現量產。臺積電的1nm研究不僅關注製程技術本身，還包括新材料的探索和先進裝置的開發，顯示出其全面推進1nm技術商業化的決心。
英特爾對1nm技術的探索
英特爾作為全球最大的半導體公司之一，其在1nm技術上的探索同樣值得關注。英特爾計劃使用其Intel 4工藝技術進行下一代處理器的製造，並逐步過渡到更先進的Intel 3工藝。儘管英特爾在工藝命名上採用了不同的策略，但其核心目標仍然是實現更小的電晶體尺寸和更高的整合度。
1nm技術的關鍵挑戰及解決方案
1nm技術的開發不僅是技術上的一大飛躍，也伴隨著諸多挑戰。這些挑戰包括材料的選擇、電晶體設計、製造工藝的精確度，以及成本控制等。
2D材料的應用
在1nm技術的發展中，2D材料的應用是關鍵。2D材料，如二硫化鉬（MoS2），因其原子級的厚度和優異的電子效能，被視為超越傳統矽材料的理想選擇。
IMEC的2D材料研究
IMEC在2D材料的研究上取得了顯著進展。2019年，IMEC展示了利用二硫化鉬（MoS2）製造的微型電晶體，其特徵尺寸低於矽器件的短溝道效應水平。這表明2D材料有潛力實現1nm及以下的工藝節點。
臺積電和麻省理工學院的合作
臺積電與麻省理工學院及南洋理工大學的合作，也集中在2D材料的應用上。他們發現，將二維材料與半金屬鉍（Bi）結合，可以實現極低的電阻，這對於1nm晶片的製造至關重要。這一發現為1nm技術的發展提供了新的材料選擇。
*宣告：本文系原作者創作。文章內容系其個人觀點，我方轉載僅為分享與討論，不代表我方贊成或認同，如有異議，請聯絡後臺。
