高端芯片，無需光刻機就能自己“生長”出來 世界速看

傳統半導體芯片性能主要取決于多層晶體管的密集堆疊，如今隨著新興的人工智能，發展芯片所需要的成本越發高昂。

目前，高端芯片的制作需要使用 光刻機，其工作原理是使用一束強光通過類似于定焦攝像頭的透鏡系統，將光線聚焦在一個晶圓上。

晶圓是一種由硅等材料制成的圓形片，上面包含著有無數微小的電路元件和芯片。透過透鏡的光線被控制成高度精確的形狀和強度，以使其能夠曝光出預定的圖形模式，從而在晶圓表面留下所需的圖形形狀。

(資料圖片)

當透過透鏡的光線照射到晶圓表面時，光會被散射、干擾和反射。由于需要精確控制光線的強度和穿透路徑，因此在晶圓表面需要放置一層特殊的光刻膠以保護晶圓，并在光線照射下形成預期的樣式。

然后，在光線照射后，光刻膠被去除，暴露出晶圓表面上的電路圖案，以便后續的處理工藝。

光刻機的工作原理非常復雜，需要高度精確的光學、機械和軟件技術。然而，它在微電子制造行業中是不可或缺的一部分，因為 只有光刻機能夠批量制造微小、高精度的電路 晶圓。

不過，最近一項科研工藝的發明，或許可以讓光刻機不再成為高端芯片生產的必需品。

麻省理工學院（MIT）華裔科學家朱家迪領軍的原子級晶體管研究于 4 月取得突破，該項目采用 氣象沉淀逐層堆疊工藝生產，不再需要使用光刻機，即可生產出 一納米甚至以下制程的芯片。

這將使晶體管的尺寸縮小到只有目前的千分之一大小，且功耗也只有目前的千分之一。

新晶體管只有大約三個原子的厚度，因此堆疊起來可以制造成本更低，性能更強大的芯片。

麻省理工學院的研究人員也因此開發了一種新技術，可以直接在完全制造的硅芯片上有效且高效地“生長”金屬二硫化物 (TMD) 材料層，以實現芯片晶體管更密集的集成性。

由于芯片制造過程通常需要大約 600 攝氏度的溫度，而硅晶體管和電路在加熱到 400 攝氏度以上時可能會損壞，因此將晶體管材料直接“生長”到硅晶圓上是一項重大挑戰。

現在，麻省理工學院研究人員的跨學科團隊已經開發出一種不會損壞芯片的 低溫“生長”工藝。該技術可以讓二維半導體晶體管直接集成在標準硅電路之中。

新技術還能夠顯著減少“生長”這些材料所需的時間。以前的方法需要超過一天的時間來制造芯片用的單層二維材料，而新方法可以在不到一個小時的時間內在整個 8 英寸晶圓上“生長”出均勻的金屬二硫化物 (TMD) 材料層。

IT之家注意到，有分析認為，如若這項新技術能夠應用在工業化生產中，不僅將 改寫整個芯片行業的生產方式，還可以 大幅降低芯片的成本，從而降低整個硬件市場的價格。

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責任編輯：Rex_27