突破1nm技术瓶颈，三星、IBM强强联手，台积电会不会被反超？

文/有鱼 审核/张子扬 校正/知秋

在后摩尔时代，先进制程的研发愈发困难，即便是台积电和三星这样全球数一数二的晶圆代工巨头，在3nm工艺的研发上也频频传来研发遇阻的消息。

若无意外，1nm将成为分水岭，需要采用其它的半导体技术才能实现。因此，为了保持技术的领先，台积电、三星都在研发新技术。

众所周知，目前在全球代工领域，台积电的技术最为先进，再加上它的盈利能力和研发能力十分强，不少人认为台积电会始终保持领先。

然而，就在近日三星传来好消息，它与IBM强强联手，突破1nm技术瓶颈。

12月14日EETOP消息，在近期举行的IEDM 2021国际电子元件会议中，三星与IBM共同公布了名为“垂直传输场效应晶体管（VTFET）”的芯片设计技术。

据IBM和三星介绍，垂直传输效应晶体管的工作原理为，将晶体管以垂直方式堆叠以此增加晶体管数量堆叠密度，同时记住电流的垂直流通，提高电源使用效率。

最重要的是，IBM和三星称，借助垂直传输效应晶体管技术，能突破目前在1nm制程设计上的困境。

要知道，晶片单位面积能容纳的电晶体数目，如今已将逼近半导体主流材料——硅的物理极限，晶片效能也无法再逐年显著提升，半导体行业迫切的需要新的技术。因此，IBM和三星宣称他们研发的新技术可以突破1nm技术瓶颈着实震惊了行业。

鉴于IBM此前发布了全球首个2nm芯片制造技术，实力已经得到证明，此次IBM和三星联合研发的垂直传输效应晶体管技术，也十分值得期待。

不过，如今三星和IBM强强联手，这是否意味着台积电未来会被三星赶超呢？笔者认为这个问题暂时还没有答案。

倘若三星能够在短期内让垂直传输效应晶体管技术进入量产阶段，那这对台积电的确是一个沉重的打击。

但需要注意的是，三星和IBM都没有透露何时将该技术应用到实际产品中，而且考虑到IBM的2nm工艺还在实验室阶段，垂直传输效应晶体管技术的商用恐怕还需要很长一段时间，而在这期间必然有很多技术问题需要攻克。

另外，台积电也并没有坐以待毙，正在积极寻找打破摩尔定律的办法。不过，不同于IBM和三星，台积电似乎将目标放在了新材料上。

今年5月，台积电就宣布其与台湾大学，麻省理工学院共同研究发现，二维材料结合半金属铋（Bi）能达极低电阻，接近量子极限，这也意味着通过以铋金属特性，可以突破1nm制程生产极限，让制程技术下探至1纳米以下。

而且，据台大电机系暨光电所吴志毅教授透露，使用铋（Bi）为接触电极的关键结构后发现，二维材料电晶体的效能与当下的硅基半导体相当。

目前，随着摩尔定律接近极限，全球多家半导体公司都在努力研发，希望率先拿下制程工艺布局的制高点，三星和台积电最终谁能取胜，笔者认为暂时还无法下定论。