突破製程極限　半導體技術下一步往哪走？

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有鑑於應用的多元化與複雜程度的提高，微電子技術演進不再僅限於半導體CMOS製程本身，產業生態系統也在持續擴大...

www.eettaiwan.com, Mar. 19, 2021 – 

1999年，「國際半導體技術藍圖」(The International Technology Roadmap for Semiconductor，ITRS)首次發表，這是一份由來自美國、日本、韓國、歐洲與台灣五個區域半導體產業組織的代表──涵蓋IC產業設計、製造、設備與材料等各部門業者，還有學術研究機構共900位成員──的共同智慧結晶，以15年為一個預測時間跨度，描繪出半導體科技的演進趨勢藍圖，詳列半導體元件在每一代製程節點的尺寸、電氣特性等等參數規格以及製造成本，以作為整體半導體產業生態鏈的參考依據與技術發展的進度目標。

從ITRS到IRDS

第一版ITRS問世當下的最先進量產製程節點是180奈米(nanometer/nm)──0.18微米(micron/µm)，在那個時候，個人電腦(PC)仍處於鼎盛時期，人們開始享受遨遊網際網路的樂趣、習慣有疑難就Google解惑；行動通訊技術發展至2G、手機(當然是功能型)成為多數人不離身的電子裝置…緊接著21世紀來臨，為跟上摩爾定律(Moore’s Law)每兩年電晶體密度加倍的速度，ITRS陸續加入了應變矽(strained silicon)、高介電(High-K)/金屬閘極材料，以及多閘極/3D結構電晶體等方法，半導體製程穩步朝著130奈米、90奈米、65奈米、45奈米、32奈米、22奈米、14奈米前進。

在1999到2014的15年之間，我們看到了Apple iPhone、各廠牌Android平台系列智慧型手機的陸續問世開啟了繽紛的行動運算時代，多核心處理器成為主流，多彩多姿的物聯網(IoT)相關應用崛起…因應以上變化並繼續實現於單一元件結合更多電晶體/功能的目標，半導體業者除了透過微影技術的改善(193奈米浸潤式微影)，以及採用多層光罩、多次曝光的多重圖形(multi-patterning)技術，努力將製程節點推進10奈米以下；此外以系統級封裝(SiP)或2.5D、3D IC方法將同質/異質晶片整合堆疊的技術也逐漸成為更具成本效益的解方。

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