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脑洞大开,微波炉居然能制作2nm芯片?

作者:www.cechina.cn2022.09.15阅读 1266

  导语:微波炉成制作2纳米芯片的关键技术。
  没错,就是厨房里的那个微波炉。
  康奈尔大学的研究团队改进了家用微波炉,使用微波的方法对芯片进行加工处理,还称这有可能使台积电和三星等领先制造商的芯片缩小到仅2纳米。
  目前相关研究成果已发表在《应用物理快报》上。
 
  具体如何,一起来看看吧。
  在此之前,先简单了解下是什么限制了2nm芯片的制作。
  芯片上会有很多个晶体管,在晶体管的内部,电流会从起始端(源极)流向终点(漏极)。
  在这个过程中,电流会经过一个闸门(栅极),而栅极的宽度正是平时所说的芯片尺寸。
  但随着制程技术的发展,栅极的宽度越来越小,源极和漏极之间的距离也越来越近。
  这就会导致源、漏两极的电场对栅极产生干扰,进而使得栅极对电流的控制能力大大下降,也就是出现短沟道效应。
  而解决短沟道效应很大程度上就是在芯片材料和工艺上下功夫,其中的一个办法就是提高器件沟道掺杂浓度。
  具体来说,就是通过在芯片材料中掺杂大量的其他原子,然后对其进行退火来激活掺杂的原子。
  比如说,将磷原子掺杂至硅中,然后对这个混合物进行加热退火,提高磷原子的平衡浓度,也就是说激活磷原子在硅中的活性,进而提高其电流传导能力。
  但提高掺杂浓度并不是一件易事。
  传统的提高平衡浓度的加热退火方法目前已经达到了极限,若要再提高,可能会导致硅晶体膨胀。
  传统的方法行不通,只能另寻他路。
  这不,康奈尔大学研究人员提出了一种新的提高磷的平衡浓度的方法:微波技术。
  在此之前,台积电就已经做出过微波可以激活多余的掺杂物的推测。
  但微波有一个很大的弱点,就是驻波的存在,它不传导能量,会阻碍材料中掺杂物的持续激活。
  那这么说,只要解决“驻波”这个问题,一切就都迎刃而解了。
  的确如此,台积电与康奈尔大学的黄哲伦合作,一起改进了微波炉,使微波炉在工作过程中产生的驻波能够被有效控制。
  这样一来,便能够有选择地控制驻波发生的时间,使得芯片材料中所掺杂的原子能够被适当激活,并且不会出现过度加热损坏晶体的状况。
  除此之外,使用微波技术提高掺杂浓度,可能也会改变芯片中使用的晶体管的几何形状。
  鳍式场效应晶体管结构已经存在20多年了,而微波退火使得一种新的晶体管结构成为可能,在这种结构中,晶体管作为纳米片水平叠加,可以进一步增加晶体管的密度和控制。
  值得一提的是,黄哲伦还对这项技术做出预测:
  这一技术可能用于生产出现在2025年左右的半导体材料和电子产品。
  并且,他也与博士后詹卢卡 · 法比(Gianluca Fabi)共同申请了微波退火器的两项专利。
  但对于微波技术能不能称得上是制作2nm芯片的关键技术,有网友发表了自己的意见。
  基本上,他们改进了制造芯片的许多步骤之一。但这并不是芯片尺寸的步骤,相反,它只是一个准备步骤,以供其他步骤更好地运行。
  对于微波技术,你觉得它称得上是2nm芯片的突破关键吗?