從imec半導體技術藍圖,解讀晶片微縮的技術方向與挑戰

來講講,次世代微縮(Scaling)

imec新任執行長Patrick Vandenameele
半導體微縮已告別二維時代,這條邁向埃米世代的微縮之路,宣告全球供應鏈深度協作的時代已經來臨。

搶在今年Semicon Taiwan的首日,世界聞名的半導體技術研究中心imec,在台北南港展覽館舉行了ITF Taiwan 2026技術論壇。今年的論壇由新任執行長Patrick Vandenameele打頭陣,他在開幕的講演上指明了微縮(Scaling)仍是未來15年重要的半導體發展方向,而且技術門檻將會越來越高,更無法由單一公司或區域獨自勝任。

Imec在後續的講演裡,進一步闡述並分析了2奈米之後的次世代半導體微縮技術挑戰,一路從2026年的N2,到2041年埃米世代(A2)的發展。而其核心關鍵共涵蓋四大技術,包含了:High NA EUV(高數值孔徑極紫外光微影技術)、環繞閘極(GAA)奈米片轉向互補式場效電晶體(CFET)、導入背面供電網絡(BSPDN)與雙面晶圓製程,以及異質大規模整合(HLSI)。同時也呼籲產業界共同推動新一代晶片製程的CMOS 2.0分層邏輯架構。

從N2到A2 微縮對標High NA EUV與CFET製程路線

過去幾年,摩爾定律時不時就會被點名「該退休」,但在AI算力黑洞的龐大焦慮下,運算效能只得持續倍增,微縮也只能持續下探。而且不只處理IC,記憶體晶片同樣如此。

因此隨著電晶體尺寸逼近原子層級,量子穿隧效應、漏電流控制困難以及電阻電容延遲等物理現象,傳統的平面為縮的方式已難以帶來等比例的效能提升與成本下降。為了突破此一僵局,imec特別強調了微影與製程節點技術的路線圖(Lithography roadmap)。

imec微縮技術路線藍圖(來源:imec)

根據imec的規劃,2026年是產業正式跨入N2節點的時刻。在N2世代,電晶體閘極接觸間距(Contacted Poly Pitch,CCP)將微縮至48nm,標準單元軌道高度縮減至約132nm(6T架構)。此階段的微影技術將繼續依賴數值孔徑為0.33NA的標準EUV設備,金屬間距標示為MP22。同時,N2節點將是供電架構的轉折點,傳統正面供電網絡將開始與背面供電網絡分流,揭開雙面晶圓製程的序幕。

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