中国首台3纳米光刻机如何在一颗芯片中集成1万亿个晶体管
回顾晶体管的75年历史，人类从1947年的第一代半导体放大器到现在，晶体管已经成为了现代电子技术的基石。然而，在摩尔定律逐渐放缓的今天，我们是否还能继续推动晶体管技术向前发展？IEEE Electron Device Society在纪念晶体管发明75周年时召开了一个盛会，Fin-FET发明者胡正明教授对过去进行了回顾，而行业领导者则分享了他们在延续摩尔定律上的创新。
胡正明教授坚信我们仍然需要新的晶体管，他给出了三个理由：首先，随着晶体管不断进步，我们获得了一些前所未有的能力，如计算和高速通信、互联网、智能手机等；其次，晶体管广泛应用正在改变所有技术和工业，同时半导体技术可以实现材料使用效率高且能源节约；第三，从理论上讲，我们能够将信息处理能量减少至今日水平的一千分之一以下，但目前尚未知道如何实现这一点。
2030年之前，将单颗芯片内存储1万亿个晶体管，这一目标并非不可能，但研发制造新型晶体汉面临经济和技术挑战。过去几十年里，每隔一段时间都会遇到巨大的挑战，比如1980年代前的功耗问题，以及2000-2010年静态功耗问题。但通过CMOS、3D Fin-FET以及多核架构等技术解决方案，使得这些问题得以克服。
当前研究中，一种名为环栅极（GAA）的3D CMOS结构被认为是未来可行的路径。此外，还有2D材料作为通道材料的潜力，以及3D封装技术进一步提升单个设备中的晶体汉数目，都为我们的未来提供了希望。英特尔预测到2023-2030期间，将会实现每个设备中由1千亿增长至1万亿个晶體漢。这需要业界领先企业持续投入研发，并尝试更多可行性高的手段来达成这一目标。在这个过程中，我们或许能够见证科技再次创造出令人难以置信的事物。
