半導體工藝的極限是1納米嗎？

02-12

電子計算機的極限源自多個層面，包括但不限於光刻反應速率，刻線寬深比，光刻穩定性，EoT（等效氧化物曾厚度）極限，基底隧穿以及柵極減薄隧穿，還有由此一系列問題所帶來的下游效應和……不計其數的問題，這裡涉及太多物理學（同時包括宏觀物理學和量子物理學）、物理化學、材料學以及反應工程學方面的知識，說多了全是淚，所以我們不再繼續深入討論，而是根據綜合信息直接給出目前所能夠規划到的半導體工藝極限——1nm。
在線寬低於1nm時，目前及可見未來的技術均無法突破可製造性問題以及物理表達形式層面的極限，晶元可以被製造出來，但它的運行狀態以及良率完全無法得到有意義的保證，因為這一尺度的量子效應會更明顯的反映出觀察者的存在和干擾，我們甚至沒法知道一顆掛掉的晶元究竟是哪裡壞了又為什麼壞了，無論收集問題還是解決問題都無從談起。1nm工藝就是當前半導體工藝的光錐和視界，現在沒有人知道1nm之後的半導體工業會發生什麼，所以1nm就是當前技術環境下 PC以及電子計算機的「命運」，無論CPU、顯卡、內存還是硬碟都無法迴避。

謝兩位知友相邀。

我現在已經不玩半導體了啊...

只好憑著記憶來寫咯。

大多數時候看到的極限是5nm-7nm這個範圍。從數量級來看，1-10nm也算對。

人類已經可以在實驗室早出5nm的node。但是，這是個體力活和運氣活。一個PhD花大量時間才能做出1個。但是做出的100個裡至少有90個都是壞的。

簡單來說，達到7nm理論極限的時候，技術也完全達到極限了。實驗樣品的質量充滿了隨機性。

儘管目前前景很不明朗，現在還是有大批科學家在鑽研這個課題。

如果我們對單原子內部的性質了解的更清楚，我們也可以用一個單原子放在gap中做電子器件。

這種單原子器件的尺寸是0.1nm.

糟糕的是，儘管理論上來講我們可以用量子力學算出任意一種單原子的電子云分布，計算出所有理化性質，但是實際上，可以用來做器件的原子都太複雜了，我們解不了那個薛定諤方程。

所以大家更傾向於用blockade等等量子效應來描述單原子的導電特性。

這些工作還在進行中。理論上的，我們至少還可以達到用單原子電子器件的尺度0.1nm，我們在實驗室里偶爾能製備出這種單原子器件，但是溫度得在零下100多度，而且失敗率太高。

至於能不能用原子內部的原子核作為電子器件就要看未來我們能否得到可靠理論描述原子核的導電性質了。

所以說，現在的技術極限差不多是5nm的兩級，但是用新的理論上達到0.5nm尺寸也完全可能。

未來還會不會有更好的理論可以搞定亞原子級別的電子器件我們並不知道。

這個要看極限的定義是什麼了，隨著工藝水平尺寸逐漸變小，良品率能不能hold住是主要問題，性能再好，功耗再低，產能不足，或者說根本不能生產也沒什麼作用。現在TSMC的16nm ff+已經遇到了良品率問題跳票，我想10nm以下做核心（nand flash一般會做到比較小）設計生產難度是很大的，這麼來說，個人認為5nm以下只能停留在實驗室里了。

從專業角度回答你，目前intel，ibm，tsmc和imec等主流廠家在攻關7nm，再往下基本在vlsi時間表上都到邊緣了。

再往下溝道尺寸和eot都沒法減了，要考慮高遷移率材料，鍺，三五族，石墨烯，硫化鉬。。。不知道下一代是啥，可以說各有缺陷。都不是完美的，對比於硅和二氧化硅的完美結合，這些高遷移率半導體和絕緣體之間的體系遠遠沒有科學的美觀。包括一些單原子層溝道器件，都有這樣那樣的缺陷。

我個人覺得，對電磁相互作用的應用，人類已經到頭了，如果不對強相互作用有突破，半導體就基本這樣了，再快4倍，over

ALD deposits layers in atomic scale or angstrom scale

瀉藥。

目前地球上最先進的微處理器工藝應該是英特爾在做的10nm。

其次就是英特爾在售的14nm移動處理器，下面就是16nm和20nm的arm

不管是10nm，5nm，1nm都沒有質的區別。

經典的工藝的極限也就在這個尺度，糾結具體是多少完全沒有意義。當線寬大概在 1nm 量級的時候，電子無法用經典圖像描述。

1納米(nm)=1000皮米(pm)

半導體工藝的極限是1皮米。

暫時1nm，不解釋！

個人覺得IT這一塊會停懈一些年，因為成本效益會明顯上升，而其它技術則還沒有積累到突破的程度。

而在這期間，初步的太空工業（近地軌道工業設施）將逐步成為熱點，因為這是明顯只要投入資本就能實現，且效益高的地方。

所以晶元還會繼續發展，但和化工之類的產業一樣，變成其它產業的基礎，而不再是前沿熱點，慢慢從科技神壇上滑落。

太小了量子效應的作用會很顯著換句話說就是會有shot noise 什麼意思?　就是你的門電路一共才用了一兩個電子錶示邏輯　結果量子力學保證你經常差一個電子（shot noise）　你的邏輯就不可能對

謝邀。

本人不是學電子的，對這方面了解不是很多。以下回答完全是憑印象：

印象中有一個說法，現有的硅半導體材料，如果尺度做到 5~7nm，就會產生量子效應，這就是極限了。目前英特爾在做 10nm，而且放言要以 7nm 為目標。

個人覺得非要從 20nm 再往細了做，如果沒有數量級的變化，花這麼大的成本研究是不值得的。我們需要新的材料來求得新的發展高度。IBM 在研究使用石墨烯（也叫碳納米管，說白了就是單層碳原子）晶體管集成電路，已經做出了頻高達 100GHz 的晶體管。石墨烯的厚度僅有 0.34nm，也許這將是未來的發展方向之一。

1946年2月14日，第一台計算機誕生在美國，你難道不能想像到，現在你隨手拿起一部比1942年那台計算機小了無數倍的手機就能徹徹底底的秒掉那個龐然大物嗎？

科技是一直在進步的。

當你認為現在還沒有解決辦法的時候，說不定明天這個問題就已經解決了。

我只能說，挑戰永遠沒有極限。