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很多晶片製造商都在想辦法提高晶片效能，讓指甲蓋大小的晶片可以容納更多的電晶體。可是由於晶片物理規則的限制，只能緩慢前行。要麼是改變電晶體架構，要麼是探索新的方向。

而中科院傳來了一則喜訊，在電晶體領域取得了一項新的進展。怎麼回事呢？晶片領域有哪些前行方向呢？

關於電晶體研究，中科院傳來喜訊

晶片是一個非常複雜的電子元器件，在製程工藝的發展下，不斷提高晶片效能。十幾年前能實現微米晶片工藝，現在進入到了3nm。期間跨越十幾代的工藝歷程，每一次進步都是人類晶片工藝的里程碑。

但是人類對晶片的探索還沒有結束，未來的路依舊很遙遠。三星實現了3nm的量產，臺積電也會在下半年量產3nm，到2025年時還會量產2nm，再往下甚至還能突破1nm極限。

然而越往下越難，而且會出現魚和熊掌不可兼得的情況。什麼意思呢？意思就是當晶片製造商取得效能提升的同時，也會受到功耗難以控制的情況。效能提升越大，功耗也會隨之增長，所以功耗幅度和效能提升會成正比。

但如果能從電晶體架構，材料等方面入手，改善電晶體的密度情況，興許能取得意想不到的效果。關於電晶體領域的研究，中科院傳來了喜訊。

根據中科院微電子研究所公佈的訊息，其在a-IGZO電晶體領域取得進展，研究人員分析了a-IGZO電晶體的基本特性變化規律，優化了金屬半導體接觸，在研製雙柵 a-IGZO 短溝道電晶體取得更優異的效能。

需要知道的是，a-IGZO屬於非晶銦鎵鋅氧化物，由於其特性優異，是完成高密度三維整合的最佳候選溝道材料之一。科研人員對a-IGZO展開研究是為了取得高密度三維整合的電晶體突破。

簡單來說a-IGZO對提升電晶體密度有一定的幫助，如果相應的研究成果從理論走向實踐，並用於產業層面的話，或能讓晶片的效能邁入新的階段。

大家都知道，晶片效能和電晶體是有很大關係的，電晶體作為可變電流開關，晶片可容納電晶體數量越多，那麼效能提升就越明顯。

拿麒麟9000處理器來說，這是臺積電基於5nm工藝製程的晶片，整合電晶體數量為153億根，比前一代的7nm麒麟990多出50億根。這是透過改善晶片製程來實現的，從7nm到5nm，歷經兩代工藝更迭，才集成了額外的50億根電晶體。

但如果同樣都是使用5nm製程，同類晶片又能有多大的電晶體密度提升呢？同類工藝製程或許難以實現，可要是從電晶體密度作為突破口的話，密度越大，可容納的電晶體就能增多。

基於這樣的理論，a-IGZO或許能在未來被更多的科研人員關注，將其推上商業程序。目前中科院微電子正對這項電晶體材料進行探索，並取得了相應的進展。

晶片領域的新方向

解決了電晶體的材料問題只是其一，晶片效能還會受電晶體架構的影響。採用怎樣的電晶體架構決定了能否將電晶體材料效能發揮出來。

目前市面上主流的電晶體架構主要採用FinFET（鰭式場效應電晶體），這是過去十年半導體行業主流的電晶體架構。但是發展到了5nm之後，再往下就很難靠FinFET滿足靜電控制的需求了。

繼續往下只會加劇漏洞現象，於是三星率先做出改變，其量產的3nm採用了GAA（全環繞柵極電晶體）架構。和三星不同，臺積電需要到2025年才會用上GAA工藝，即將量產的3nm仍會採用FinFET。

至於臺積電如何把控靜電，漏洞等問題，就得看臺積電自己了。

可以知道的是，三星選擇的GAA電晶體架構有更明顯的晶片效能提升，若未來能夠配合a-IGZO電晶體材料發展，興許能給晶片行業帶來驚喜。

當然，最終還是需要時間給出答案的。至少有了這些探索之後，晶片領域的新方向有了更多可能性。

新的電晶體材料和電晶體架構雙管齊下，再配合晶片製造商的製程研究，以及未來ASML量產的新一代NA EUV光刻機，人類晶片工藝依然能創造新的奇蹟。

總結

晶片製程的進步需要時間沉澱，不是一蹴而就的。別看現在三星能順利量產3nm，但在此之前三星肯定是做了大量的準備。

十年前人類邁入28nm製程時代，十年後進入到3nm，那麼未來十年呢？我們無法預知將來，但不管前路如何漫長，都必須保持前行。

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