三星與IBM宣布突破1納米工藝晶體管技術

近日，三星與IBM聯合與2021年12月國際電子元件會議（International Electron Devices Meeting；IEDM），宣布研發出突破1納米工藝以下的新晶體管技術。IEDM是一種在芯片上垂直堆疊晶體管的新設計。

目前的處理器和單片機，是將晶體管平放在硅表面上，然后電流從一側流向另一側。然而，三星與IBM則宣稱研發出垂直傳輸場效應晶體管（Vertical Transport Field Effect Transistors；VTFET），是透過彼此垂直堆疊之下，讓電流垂直流動來達成。

VTFET設計有兩個優點。首先，可以繞過許多性能限制，將摩爾定律擴展到1納米瓶頸之外物理限制。更重要的是，由于電流更大，該設計減少了能源浪費。根據這兩家公司的估計，VTFET將使處理器的速度比采用FinFET晶體管設計的芯片快了兩倍，且功耗降低85%。

也就是說，采用這種晶體管設計的芯片可能有朝一日允許手機一次充電之下，可以使用整整一周的時間。此外，它還可以使某些需要能源密集型任務（包括：加密采礦）變得更加節能，對與環境的影響也變得較小。由于這是實驗室做出來的結果，因此IBM和三星都尚未透露他們計劃何時將該設計商業化。

臺積電方面，2021年5月中旬，臺積電聯手臺大與MIT才研發出單層（Monolayers）或二維（two-dimensional）材料結合半金屬鉍（Bi）能達到極低的電阻，接近量子極限，有助與實現半導體1納米以下的艱巨挑戰。

英特爾方面，2021年7月表示，其目標是在2024年之前完成埃級（Angstrom-scale）芯片的設計，也就是1納米芯片設計。英特爾計劃使用其新的英特爾20A節點和RibbonFET晶體管來完成這一設計。

根據Insights預計2027年全球半導體制造設備市場銷售額可超越900億美元。其中，二維技術在2020年占據了超過30%的營收比例，原因是該架構提供了多種功能，例如堅固的結構、低功耗和低成本營運。其也認為合作開發基與二維材料的IC是值得關注的領域。因為在1納米芯片中使用二維材料可以顯著降低半導體中的電阻并增強電流，且較有機會在較早階段進入實際量產，這是其優勢。這也是IBM與三星無法透露采用VTFET技術的1納米工藝何時可以進入量產的原因。畢竟，研發是一回事，能否進入量產又是另一回事。

以上就是英銳恩單片機開發工程師分享的“三星與IBM宣布突破1納米工藝晶體管技術”。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機。