眾所周知，光刻機作為芯片生產過程中的最主要的設備之一，其重要性不言而喻。

先進的制程工藝完全依賴于先進的光刻機設備，比如現階段臺積電最先進的第二代 3nm 工藝，離不開 EUV 光刻機。

然而，前不久麻省理工學院（MIT）華裔研究生朱家迪突破了常溫條件下由二維（2D）材料制造成功的原子晶體管，每個晶體管只有 3 個原子的厚度，堆疊起來制成的芯片工藝將輕松突破 1nm。

▲ 朱佳迪拿著一塊 8 英寸的二硫化鉬薄膜 CMOS 晶圓

目前的半導體芯片都是在晶圓上通過光刻/蝕刻等工藝加工出來的三維立體結構，所以堆疊多層晶體管以實現更密集的集成是非常困難的。

而且，現在先進制程工藝的發展似乎也在 1~3nm 這里出現了瓶頸，所以不少人都認為摩爾定律到頭了。

但是由超薄 2D 材料制成的半導體晶體管，單個只有 3 個原子的厚度，可以大量堆疊起來制造更強大的芯片。

正因如此，麻省理工學院的研究人員研發并展示了一種新技術，可以直接在硅芯片上有效地生成二維過渡金屬二硫化物 (TMD) 材料層，以實現更密集的集成。

但是，直接將 2D 材料生成到硅 CMOS 晶圓上有一個問題，就是這個過程通常需要約 600 攝氏度的高溫，但硅晶體管和電路在加熱到 400 攝氏度以上時可能會損壞。

這次麻省理工學院（MIT）華裔研究生朱家迪等人的研究成果就是，開發出了一種不會損壞芯片的低溫生成工藝，可直接將 2D 半導體晶體管集成在標準硅電路之上。

此外，這位華裔研究生的新技術還有兩個優勢：擁有更好的工藝+減少生成時間。

之前研究人員是先在其他地方生成 2D 材料，然后將它們轉移到晶圓上，但這種方式通常會導致缺陷，進而影響設備和電路的性能，而且在轉移 2D 材料時也非常困難。

相比之下，這種新工藝會直接在整個 8 英寸晶圓上生成出光滑、高度均勻的材料層。

其次就是能夠顯著減少生成 2D 材料所需的時間。以前的方法需要超過一天的時間來生成 2D 材料，新方法則將其縮短到了一小時內。

“使用二維材料是提高集成電路密度的有效方法。我們正在做的就像建造一座多層建筑。如果你只有一層，這是傳統的情況，它不會容納很多人。但是隨著樓層的增加，大樓將容納更多的人，從而可以實現驚人的新事物。”

朱家迪在論文中這樣解釋，“由于我們正在研究的異質集成，我們將硅作為第一層，然后我們可以將多層 2D 材料直接集成在上面。”

隨著 ChatGPT 的興起，帶動了人工智能產業的蓬勃發展，AI 的背后就需要強大的硬件算力支持，也就是芯片。

該技術不需要光刻機就可以使芯片輕松突破 1nm 工藝，也能大幅降低半導體芯片的成本，如果現階段的光刻機技術無法突破 1nm 工藝的話，那么這種新技術將從光刻機手中拿走接力棒，屆時光刻機也將走進歷史~

來源：21ic電子網