三星、IBM發表VTFET技術 突破1奈米限制
工商時報 數位編輯 2021.12.13
三星與IBM發表垂直傳輸場效應電晶體（VTFET），讓電晶體密度、能源效率再度大幅度提升，並突破1奈米以下製程限制。圖／Unsplash

FacebookLineTelegramTwitterWeChatPrintFriendly個股速查

IBM今年5月發表採取環繞閘極電晶體（GAA）技術的2奈米製程晶片，外界就預期IBM有機會與合作夥伴三星電子合作，雙方如今共同發表「垂直傳輸場效應電晶體」（VTFET），讓電晶體密度、能源效率再度大幅度提升，並突破1奈米以下製程限制。
IBM的2奈米製程GAA技術晶片，比起當前最先進的7奈米、5奈米製程晶片，2奈米製程電晶體密度更高、增加45％效能、能源效率提升達75％，號稱在150mm²的面積中塞入500億個電晶體，平均每平方公厘是3.3億個。台積電董事長劉德音也曾指出，台積電2奈米製程將轉向採用GAA架構，提供比FinFET架構更多的靜電控制，改善晶片整體功耗。
台積電也在5月宣布，與台灣大學、美國麻省理工學院（MIT）攜手，發現二維材料結合半金屬鉍（Bi）能達到極低的電阻，接近量子極限，有助於實現半導體1奈米以下的艱鉅挑戰。
研究指出，過去半導體使用三維材料，物理特性與元件結構發展到3奈米製程節點，這次研究改用二維材料，厚度可小於1奈米（1～3層原子厚），更逼近固態半導體材料厚度的極限。而半金屬鉍的材料特性，能消除與二維半導體接面的能量障礙，且半金屬鉍沉積時，也不會破壞二維材料的原子結構，台大團隊運用下一世代的微影技術，透過氦離子束微影系統（Helium-ion beam lithography）將元件縮小至奈米尺寸，獲得突破性的成果。
至於這次IBM與三星於IEDM 2021國際電子元件會議共同發表的VTFET技術，相較於過去將電晶體以水平放置，VTFET將能增加電晶體數量堆疊密度，讓運算速度提高2倍，電力損耗降低85％，IBM與三星指出，未來該技術將讓手機1次充電續航力高達1周，使得某些耗能密集型任務獲得更節能的表現，同時減少對環境的影響。至於VTFET將何時開始導入哪些產品應用，目前沒有進一步透露，但市場認為短時間內將有進一步消息。
英特爾也在今年宣布最新製程藍圖進程上，除了針對為Intel 7、Intel 4、Intel 3正名之外，也透露Intel 20A、Intel 18A 等，等同進入埃米等級製程，讓摩爾定律在3大先進製程晶圓代工競爭下能夠持續。（中時新聞網 呂承哲）