中国又拿下一个大新闻，2023年咱们国内已经搞出了世界上最小的晶体管。虽然这两年高端光刻机不给用，技术被卡得死死的，很多人都觉得咱们短时间内很难翻身。结果国内团队一出手，就把1纳米级别的架构给搞出来了。1纳米就是十亿分之一米，这小到跟DNA双螺旋结构（直径大概2纳米）差不多了，现在的人确实能在离原子不远的地方造出能控制的器件。过去几十年大家都信摩尔定律，觉得晶体管做得越小，性能就越强，耗电也越少。不过等到尺寸缩到5纳米以下，问题就来了，量子隧穿效应变严重了，漏电多了不说，散热也跟不上了，硅材料的物理界限也快到顶了。现在3纳米的技术才是主力生产工艺，2纳米还在试验阶段呢。所谓的1纳米更多是在验证极限，还没到成熟商用的地步。最关键的问题还是材料能不能再缩小了？要是硅不行了，就得找别的材料和新的设计方案了。这次创新不光是为了追求那个小数字，主要是想给后面的时代铺条新路。 设备这块确实有困难，现在的EUV光刻机就被美国和日本那几家垄断着。美国一搞出口管制，咱们以后在先进制程上的量产压力就更大了。不过历史经验告诉咱们，越有困难越容易出创新。去年华为Mate 60系列用的麒麟9000S处理器虽然还是7纳米工艺，但照样跑得很稳。哪怕设备受限了，只要技术优化得好照样能竞争。上世纪八十年代日本在存储芯片上压过美国一头，后来美国改变策略搞架构设计和EDA软件，最后又把产业的领导权拿回来了。科技打仗不光看一个点突破就行，得看整个系统的实力整合得怎么样。某个环节卡脖子了，别的环节自然会拼命补上。这次搞1纳米研究就是从底层结构上想办法。 这次研究最大的亮点就是材料方面有突破。二维半导体材料只有几层原子厚，在极端缩小时不容易产生短沟道效应，理论上更适合做纳米器件。国外像IBM、麻省理工学院和台积电都在搞这个。IBM弄了个2纳米的测试芯片用全包式栅极设计；麻省理工一直在搞二维材料的栅控技术；台积电则在推GAAFET架构来应对硅技术放缓带来的瓶颈。这说明大家都看出来传统架构不行了。最近几年中国在二维材料这块发的论文多了，专利布局也跟上了，在原子沉积和界面调控上积累了不少经验。 虽说实验室成果离大规模生产还有一段路要走，但路子已经很明确了。以后的竞争不光看光刻机的精度，还得看材料怎么合成、结构怎么创新以及工艺能不能整合好。有人会问这种东西离实际应用还远着呢。其实按产业规律来说基础研究周期本来就长。美国早在50年代就开始布局集成电路了，虽然当时没啥市场支持，却为后面的信息时代打下了底子。日本在材料科学上一直投钱不少现在在光刻胶和硅片上还是领先的。半导体产业不是今天投钱明天就能见效果的行当得靠长期的技术积累。 外面环境变幻莫测提前做材料和结构上的规划是个减轻风险的好办法。这颗1纳米晶体管的价值不在于现在能不能用得上而在于它展示了咱们在原子级别操控上的科研硬实力这种能力攒多了以后在硅时代结束之后就有更多选择了。 总之这次1纳米晶体管的问世不意味着制造工艺马上就进新时代了但它告诉咱们以后芯片领域的竞争重心要变了不再是单纯比器件性能而是在材料和设计上比谁更深层次谁的方案多谁掌握的路径多以后就更有优势。