攻堅(jiān)1nm！IBM與泛林就尖端邏輯制程開發(fā)達(dá)成合作

兩家企業(yè)將結(jié)合IBM奧爾巴尼園區(qū)的先進(jìn)研究能力和泛林的端到端工藝工具和創(chuàng)新技術(shù)。

IBM 于美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間昨日宣布與半導(dǎo)體設(shè)備制造商泛林 (Lam Research) 就亞 1nm 尖端邏輯制程的開發(fā)達(dá)成合作，雙方為期 5 年的新協(xié)議將重點(diǎn)聚焦新材料、先進(jìn)蝕刻/ 沉積工藝、High NA EUV 光刻的聯(lián)合開發(fā)。

兩家企業(yè)將結(jié)合 IBM 奧爾巴尼園區(qū)的先進(jìn)研究能力和泛林的端到端工藝工具和創(chuàng)新技術(shù)，團(tuán)隊(duì)將構(gòu)建并驗(yàn)證納米片和納米堆疊器件以及背面供電的完整工藝流程。這些能力旨在將High NA EUV 圖案可靠地轉(zhuǎn)移到實(shí)際器件層中，實(shí)現(xiàn)高良率，并支持持續(xù)的微縮化、性能提升以及未來邏輯器件的可行量產(chǎn)路徑。

IBM 半導(dǎo)體總經(jīng)理 Mukesh Khare 表示：十多年來，泛林一直是 IBM 的重要合作伙伴，為邏輯微縮和器件架構(gòu)方面的關(guān)鍵突破做出了貢獻(xiàn)，例如納米片技術(shù)以及 IBM 于 2021 年發(fā)布的全球首款 2nm 節(jié)點(diǎn)芯片。我們很高興能夠擴(kuò)大合作，共同應(yīng)對下一階段的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)高數(shù)值孔徑極紫外光刻技術(shù)和 1nm 以下節(jié)點(diǎn)工藝。

泛林首席技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展官 Vahid Vahedi 表示：隨著行業(yè)進(jìn)入 3D 微縮的新時(shí)代，進(jìn)步取決于重新思考如何將材料、工藝和光刻技術(shù)整合為一個(gè)單一的高密度系統(tǒng)。我們很榮幸能夠與 IBM 在成功合作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推動 High NA EUV 干式光刻膠和工藝的突破，加速開發(fā)低功耗、高性能晶體管，這對于 AI 時(shí)代至關(guān)重要。

早在去年7月IBM就尋求與日本芯片制造商Rapidus建立長期合作伙伴關(guān)系，共同開發(fā)1nm以下芯片。其中Rapidus未來可能承擔(dān)這些芯片的量產(chǎn)任務(wù)。IBM半導(dǎo)體研發(fā)部門總經(jīng)理Mukesh Khare確認(rèn)，IBM已向Rapidus位于北海道的工廠派遣約10名工程師，并強(qiáng)調(diào)IBM將全力支持Rapidus在2027年前實(shí)現(xiàn)2nm芯片的成功量產(chǎn)。

從7nm 到 5nm，從 5nm 到 3nm，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對于先進(jìn)工藝制程的追求永不停歇。2022 年，當(dāng)臺積電宣布已經(jīng)掌握成功大量量產(chǎn)3nm 鰭式場效電晶體制程技術(shù)后，1nm 開始一步步逼近。對于先進(jìn)工藝的掌握，意味著更高的性能、更頂尖的技術(shù)。從 3nm 跨越到 1nm，這其中面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)猶如天塹。因此，1nm 對于業(yè)界來說也充滿著誘惑。

根據(jù)首爾經(jīng)濟(jì)日報(bào)報(bào)道，三星電子也已開始研發(fā) 1.0nm 晶圓代工工藝，以圖在與臺積電的競爭中實(shí)現(xiàn)“技術(shù)翻盤”。根據(jù)該日報(bào)報(bào)道，三星電子半導(dǎo)體研究所已正式著手研發(fā) 1.0nm 工藝，部分曾參與 2nm 等尖端制程的研發(fā)人員被抽調(diào)，組建了專項(xiàng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。在目前三星公開的晶圓代工工藝路線圖中，計(jì)劃于 2027 年量產(chǎn)的 1.4nm 工藝為目前最尖端的工藝。

1nm 工藝需要打破現(xiàn)有設(shè)計(jì)框架，引入新技術(shù)概念，三星預(yù)計(jì)，量產(chǎn)時(shí)間將在 2029 年之后。

然而，雖然產(chǎn)業(yè)界以及各大科研機(jī)構(gòu)均在1nm芯片工藝上作了諸多技術(shù)研究，但從技術(shù)的角度來看，制造1nm芯片仍將面臨非常大的技術(shù)門檻。其中，量子隧穿現(xiàn)象是其中之一，因?yàn)楫?dāng)尺寸縮小到1納米時(shí)，電子會發(fā)生量子隧穿現(xiàn)象，這會導(dǎo)致晶體管的性能受到限制。同時(shí)，這一工藝級別芯片的制造過程還會面臨更多的工藝控制和材料選擇挑戰(zhàn)。此外，還需投入大量的研發(fā)資源和資金來支持這一芯片工藝的研發(fā)。

更近的芯片路線圖方面，臺積電正加速推進(jìn)其1.4nm制程工廠的建設(shè)進(jìn)度，從目前的情況來看，臺積電發(fā)展勢頭依舊向好，按照這一節(jié)奏，1.4nm工藝的風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)工作預(yù)計(jì)將于2027年啟動。所謂風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)，是指新產(chǎn)品在正式大規(guī)模量產(chǎn)前進(jìn)行小批量試產(chǎn)，主要目的是識別生產(chǎn)過程中的潛在問題（比如良率、性能），評估穩(wěn)定性，以降低后期量產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，確保產(chǎn)品能順利、高效地投入市場。據(jù)悉，臺積電1.4nm制程工廠的地基工程已于2025年11月初動工，新廠位于中國臺灣中部科學(xué)園區(qū)，規(guī)劃建設(shè)四座廠房及配套辦公樓。

初期建設(shè)投資預(yù)計(jì)達(dá)到1.5萬億新臺幣，工廠全面建成投產(chǎn)后，量產(chǎn)目標(biāo)定于2028年，據(jù)估算，四座工廠首年合計(jì)將為臺積電帶來160億美元的營收，同時(shí)還將創(chuàng)造8000至10000個(gè)就業(yè)崗位。

目前尚未披露哪些客戶計(jì)劃采用其1.4nm制程工藝，此前有報(bào)道稱，蘋果已拿下臺積電2nm初期半數(shù)以上的產(chǎn)能，用于生產(chǎn)A20和A20 Pro芯片，由此不難推斷，這家iPhone制造商大概率會搶占1.4nm新技術(shù)的先機(jī)。值得一提的是，1.4nm工藝的初期良率預(yù)計(jì)不會超過20%，隨著時(shí)間推移，良品率有望逐步攀升，屆時(shí)市場需求也會隨之激增。

英特爾新任 CEO 陳立武在 2 月 3 日的 Cisco AI Summit（思科 AI 峰會）上表示：Intel 14A 制程計(jì)劃在 2028 年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)階段，并在 2029 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。陳立武強(qiáng)調(diào)，英特爾正聚焦于 14A 工藝，這是其路線圖中最先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)，并提到需提升良率、可預(yù)測性和 IP 支持，以吸引外部代工客戶。

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