1nm芯片技术

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本文档介绍了台湾半导体制造公司（TSMC）与美国麻省理工学院（MIT）和国立台湾大学（NTU）合作开发的1nm芯片技术。它解释了这项技术的主要特点、优势、挑战和应用。

www.eet-china.com/mp, Apr. 08, 2023 – 

概述

1nm芯片技术是一种尖端的半导体制造工艺，旨在生产只有一纳米宽的晶体管。这相当于人类头发宽度的50分之一或DNA单链宽度的十分之一。

1nm芯片技术的主要优势是，它可以通过在更小的空间内封装更多的晶体管，显著提高电子设备的性能和效率。根据TSMC的估计，1nm芯片可以比3nm芯片提高10%至15%的处理速度，并降低25%至30%的功耗。

然而，1nm芯片技术也带来了许多技术挑战，需要创新的解决方案。其中一个主要挑战是克服由于尺寸小和数量多而导致的晶体管之间触点的高电阻。另一个挑战是寻找合适的材料和结构，能够支持如此薄的晶体管而不影响其功能。

为了应对这些挑战，TSMC及其合作伙伴开发了一系列新材料和技术，使得能够在晶片中创建具有低触点电阻的单层或2D晶体管。这些包括使用后过渡金属铋（Bi）和半导体单层过渡金属二硫属化物（TMDCs），如二硫化钼（MoS2）、二硫化钨（WS2）和二硒化钨（WSe2）。

背景

TSMC是世界上最大的纯晶圆代工厂，为各种电子产品提供合同制造服务，如智能手机、电脑、平板电脑、游戏机等。TSMC自1987年成立以来一直引领着半导体工艺技术的进步。

TSMC目前的旗舰产品是预计于2021年底投入量产的3nm芯片技术。3nm芯片技术是相对于2020年推出的5nm芯片技术的改进。3nm芯片技术采用了FinFET晶体管结构，使用垂直鳍片来控制电流的流动。

TSMC还宣布了其3nm芯片技术的增强版––N3E，宣称将于2022年下半年开始商用化生产。

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