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特殊的“微波炉”装置实现2nm芯片制造工艺技术突破

2022-09-19 11:45:00

芯片是现代工业的大脑，没有芯片很多工业产品就有可能陷入瘫痪当中。

而且过去几十年，人类一直在孜孜不倦地追逐芯片工艺的进步，从几十微米到几十纳米，再到10纳米，7纳米，5纳米，3纳米，人类一直在向极限进行挑战。

但是按照芯片的制造工艺来看，工艺越高，对应的制造难度就越大。

虽然目前人类已经攻克了3纳米工艺，而且很快将量产，但是对于2纳米工艺，目前人类仍然面临很多难题，一时半会无法攻破。

但再大的困难也无法阻挡一些企业与研究机构的研发的步伐。

毕竟芯片这个行业规模太大，诱惑力多，一旦攻克了最先进的芯片工艺，就可以源源不断获取巨额利润。

所以即便2纳米芯片制造工艺技术难度非常大，但仍然有很多企业以及科研机构持续投入巨额资金和精力进行研发。

而且在研发的过程当中可能会充满一些戏剧性，比如近日美国的康奈尔大学就利用一种特殊的微波炉装置攻克了2纳米关键技术。

在芯片制造过程当中，硅必须掺杂越来越高的磷浓度，以促进准确和稳定的电流传输，但随着芯片工艺要求越来越高，传统的退火方法已经不再适用，比如2纳米芯片对硅中的平衡溶解度的磷浓度以及一致性要求越来越高，需要用到新的制造工艺。

为此很多厂家以及科研院所都在寻找新的突破口，此前台积电就曾经作出推测，微波可用于退火（加热）过程，以促进增加磷的掺杂浓度。

但是使用微波退火也存在一些弊端，容易产生驻波，这种驻波会导致磷加热不均，并不利于加热的一致性，所以如何利用微波退火同时保持掺杂物的一致性，一直是一个技术难题

为了解决这种技术难题，康奈尔大学的科学家在得到台积电支持的前提下开展了微波退火研究。

最终他们研究出了一种特殊的“微波炉”，利用这种特殊装置，他们已经“成功克服了高于溶解度的高而稳定掺杂的基本挑战”。

另外根据这个项目的主要负责人James Hwang教授介绍，这一发现可用于生产 2025 年左右出现的半导体材料和电子产品，而且这种新的微波方法有可能使台积电和三星等芯片制造商的尺寸缩小到 2 纳米，届时他们将可以继续保持在芯片制造领域的领先地位。

说到这，我们要特别介绍下这项技术的主要发明人，那就James Hwang教授。

看到这个名字，我相信大家都觉得这不是传统的欧美名字，wang一看就是华人的姓名。

那这位James Hwang教授到底是谁呢？从公开信息来看，我们没法获取他详细的数据。

但是根据有关媒体的报道，James Hwang1970年本科毕业于台湾国立大学物理学专业，1973年和1976年分别在美国康奈尔大学（Cornell University）获得材料科学硕士学位和博士学。

毕业之后，他曾经在 IBM、贝尔实验室、通用电气和 GAIN工作。

后来他进入利哈伊大学，他的大部分学术成果都是在利哈伊大学完成的。

后来他还跟别人共同创立了 GAIN 和 QED，后来QED成为上市公司 IQE。

除此之外，他曾在美国康奈尔大学、意大利马尔凯理工大学、新加坡南洋理工大学、台湾国立交通大学和上海交通大学担任客座教授。

由此可以看出，我国台湾在芯片人才方面确实非常厉害，很多全球芯片技术瓶颈都是被台湾的一些科学家给攻破的。

目前台积电之所以能成为全球最大的芯片制造厂家，绝对离不开台湾众多芯片人才的支持。

再比如荷兰的asml之所以能够成为全球最顶尖的光刻机制造商，同样离不开台湾人才的支持。

当年在日本的尼康和佳能陷入157纳米光刻机难题的时候，台积电的工程师林本坚却提出了一种创造性的新路线，那就是侵润式光刻，而asml正是采用了它这种技术路线，所以才逐渐从一个二流光刻机制造厂家成长为全球最大的光刻机霸主。

今天我们为什么要提到这些东西呢？在这就是想告诉大家一个道理，华人在科学研究方面并不比全球其他国家差，尤其是在芯片研究这个领域更是处于全球领先的地位，只要给他们创造良好的科研环境，很多技术难题都能够迎刃而解。

虽然目前大陆在光刻机芯片制造等领域跟全球最顶尖的水平仍然有一定的差距，但只要国内能够创造一个良好的研发环境，能够给芯片足够多的支持和政策，我相信未来各种技术难题都会被我们的科学家一一攻破的。