半導體製程微縮 最後重要節點是7納米

從2010年開始，摩爾定律開始逐漸失效，也讓半導體工藝的微縮進程正在變慢，也讓很多人認為摩爾定律很快走到盡頭。不過台積電、三星都宣布在明年正式量產7nm工藝，而半導體巨頭英特爾也準備在年底量產10nm的Coffee Lake處理器。/

在跨過7nm的工藝之後，半導體製程可能會進入到5nm甚至是3nm。但是實際上，業界認為7nm是目前半導體的最後一個重要節點，再往下的5nm、3nm。之所以說7nm或以下的晶元工藝製造難度更大，不僅限於晶圓刻蝕方面，熱、靜電放電和電磁干擾等物理效應在 7nm 節點比在 28nm 節點更加顯著，同時要讓信號通過狹小的線也需要更大的電力，這讓晶元設計、檢查和測試更難。

半導體晶體管

其次，在7nm之後，製程微縮的實際意義已經沒有想像中大，主要原因是7nm之後的製程已經不能有效的提高晶體管的效率、耗電的問題，繼續製程微縮的意義將變得更小。而7nm乃至更小製程的的設計開發成本非常高昂，據筆者的了解，蘋果A10處理器在台積電16nm工藝晶圓的晶元設計成本超過1億美元，而之前的20nm設計成本僅16nm的一半不到。

在製造方面，現在製造各種晶圓的深紫外光刻機(DUV)雖然有浸入式光刻、相位淹沒等黑科技，但是這些技術難以在7nm及更小的製程中使用。雖然荷蘭ASML的極紫外光刻機(EUV)雖然已經出貨，但是第一代的7nm工藝依然要依賴深紫外光刻機。而且目前沒有任何材料可以控制極紫外光刻機中13.5nm波長的衍射問題，至於今後的開發技術只會更難。

晶圓

對於目前的半導體行業來說，製程微縮已經不再是唯一出路，封裝技術的改進、針對性更強的晶元也是未來半導體技術前進的方向。至於製程微縮的問題，7nmn之後製程工藝需要看成本、性能以及製造難度三者之間的平衡。7nm是半導體製造最後的一個重要節點，再往下的5nm、3nm在能耗控制、性能提升方面並沒有得到大幅度改善，更難的製造工藝也讓成本急劇上升，失去了製程提升的意義，也就變得不再重要。

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