高端芯片，無需光刻機(jī)就能自己“生長”出來 世界速看

傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片性能主要取決于多層晶體管的密集堆疊，如今隨著新興的人工智能，發(fā)展芯片所需要的成本越發(fā)高昂。

目前，高端芯片的制作需要使用 光刻機(jī)，其工作原理是使用一束強(qiáng)光通過類似于定焦攝像頭的透鏡系統(tǒng)，將光線聚焦在一個(gè)晶圓上。

晶圓是一種由硅等材料制成的圓形片，上面包含著有無數(shù)微小的電路元件和芯片。透過透鏡的光線被控制成高度精確的形狀和強(qiáng)度，以使其能夠曝光出預(yù)定的圖形模式，從而在晶圓表面留下所需的圖形形狀。

(資料圖片)

當(dāng)透過透鏡的光線照射到晶圓表面時(shí)，光會(huì)被散射、干擾和反射。由于需要精確控制光線的強(qiáng)度和穿透路徑，因此在晶圓表面需要放置一層特殊的光刻膠以保護(hù)晶圓，并在光線照射下形成預(yù)期的樣式。

然后，在光線照射后，光刻膠被去除，暴露出晶圓表面上的電路圖案，以便后續(xù)的處理工藝。

光刻機(jī)的工作原理非常復(fù)雜，需要高度精確的光學(xué)、機(jī)械和軟件技術(shù)。然而，它在微電子制造行業(yè)中是不可或缺的一部分，因?yàn)?只有光刻機(jī)能夠批量制造微小、高精度的電路 晶圓。

不過，最近一項(xiàng)科研工藝的發(fā)明，或許可以讓光刻機(jī)不再成為高端芯片生產(chǎn)的必需品。

麻省理工學(xué)院（MIT）華裔科學(xué)家朱家迪領(lǐng)軍的原子級(jí)晶體管研究于 4 月取得突破，該項(xiàng)目采用 氣象沉淀逐層堆疊工藝生產(chǎn)，不再需要使用光刻機(jī)，即可生產(chǎn)出 一納米甚至以下制程的芯片。

這將使晶體管的尺寸縮小到只有目前的千分之一大小，且功耗也只有目前的千分之一。

新晶體管只有大約三個(gè)原子的厚度，因此堆疊起來可以制造成本更低，性能更強(qiáng)大的芯片。

麻省理工學(xué)院的研究人員也因此開發(fā)了一種新技術(shù)，可以直接在完全制造的硅芯片上有效且高效地“生長”金屬二硫化物 (TMD) 材料層，以實(shí)現(xiàn)芯片晶體管更密集的集成性。

由于芯片制造過程通常需要大約 600 攝氏度的溫度，而硅晶體管和電路在加熱到 400 攝氏度以上時(shí)可能會(huì)損壞，因此將晶體管材料直接“生長”到硅晶圓上是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院研究人員的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種不會(huì)損壞芯片的 低溫“生長”工藝。該技術(shù)可以讓二維半導(dǎo)體晶體管直接集成在標(biāo)準(zhǔn)硅電路之中。

新技術(shù)還能夠顯著減少“生長”這些材料所需的時(shí)間。以前的方法需要超過一天的時(shí)間來制造芯片用的單層二維材料，而新方法可以在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)在整個(gè) 8 英寸晶圓上“生長”出均勻的金屬二硫化物 (TMD) 材料層。

IT之家注意到，有分析認(rèn)為，如若這項(xiàng)新技術(shù)能夠應(yīng)用在工業(yè)化生產(chǎn)中，不僅將 改寫整個(gè)芯片行業(yè)的生產(chǎn)方式，還可以 大幅降低芯片的成本，從而降低整個(gè)硬件市場的價(jià)格。

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責(zé)任編輯：Rex_27