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37 张忠谋的大联盟(2 / 5)

最终将塑造芯片行业,并保证最先进的芯片制造在海外进行。

格芯这家继承了AMD晶圆厂的新公司,进入了一个竞争激烈、无情的行业。摩尔定律在20世纪和21世纪初向前推进,迫使尖端芯片制造商花费越来越多的资金,大约每两年推出一套新的、更先进的制造工艺“节点”。智能手机、个人电脑和服务器芯片迅速迁移到新的“节点”,晶体管的密度更高,处理能力更强,功耗更低。每个工艺节点转换都需要更昂贵的机器来实现。

多年来,每一代制造技术都是以晶体管栅极的长度命名的,栅是晶体管的一部分,可以控制晶体管的打开和关闭。180纳米节点是在1999年首创的,随后是130纳米、90纳米、65纳米和45纳米,每一代的晶体管都会缩小到足以在同一区域内容纳大约两倍数量的晶体管。这降低了每个晶体管的功耗,因为较小的晶体管需要较少的电子流过它们。

大约在21世纪前十年早期,通过2D缩小晶体管来更密集地制造晶体管变得不可行。一个挑战是,当晶体管按摩尔定律缩小时,即使开关关闭,狭窄沟道偶尔也会导致电流“泄漏”。除此之外,每个晶体管顶部的二氧化硅层变得非常薄,以致产生量子效应,比如“量子隧穿效应”(电子穿越经典物理认为不可能跨越的障碍)开始严重影响晶体管的性能。到2005年左右,每个晶体管顶部的二氧化硅层可能只有几个原子厚,这太薄了,无法抑制电子隧穿。

为了更好地控制电子的运动,人们需要新的材料和晶体管设计。与20世纪60年代以来使用的2D设计不同,22纳米节点引入了一种新的3D晶体管,称为FinFET,它看起来像鲸鱼背部突出的鳍。连接晶体管两极的导电通道不仅可以从鳍的顶部施加电场,也可以从鳍的侧面施加电场,从而加强对电子的控制,以克服漏电现象。这些纳米级的3D结构对于摩尔定律的延续至关重要,但它们的制作难度惊人,在沉积、蚀刻和光刻方面需要更高的精度。这增加了主要芯片制造商是否都能完美地实现FinFET结构的转换,或者是否会落后的不确定性。

采访蒋尚义,2021年。马克·拉皮杜斯(MarkLaPedus),《格芯是成功还是失败?》(WillGlobalFoundriesSucceedorFail?),《电子工程专辑》英文版,2010年9月21日,https://www.eetim

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