小小一顆芯片，已經成為超級大國之間技術交鋒的終極競賽。誰能掌握芯片製造技術，誰就能在未來數字產業發展的浪潮中掌握更多的話語權和主動權。從某種角度來說，芯片也決定了一個國家未來科技發展的前景。正是如此，各國、各大芯片廠在芯片領域呈現出了一種激進的樣貌。
作為芯片最基礎構建塊，晶體管的數量決定着一款芯片性能的強弱，功耗的高低。更先進的EUV光刻機，其實就是為了將更多的晶體管塞進一顆拇指般大小的芯片。
不過當芯片工藝來到7nm、5nm商用階段，對於ASML來說，光刻機的精度基本已經達到了物理極限，通過提升光刻機精度將晶體管做小的難度也就越來越多。為解決這一問題，各大晶圓廠都是通過修改晶體管柵極形態，來實現製造工藝方面的提升，而柵極的大小就等同於芯片的製造工藝。
精度不夠，晶體管技術來湊
晶體管的結構由三部分組成，分別為源極、柵極、漏極，電流會從源極流向漏極，柵極相當於一個開關或閘門，用來控制電流是否通過，而柵極也是晶體管中最重要的部分。早期控制柵極開關的方式是電場，所以也叫場效應晶體管，也就是我們簡稱的FET，就像河流中的大壩一樣，落下來就能阻擋電流的通過。這是20nm及成熟工藝芯片主流的應用技術。
但隨着製造工藝的提升，FET晶體管中的柵極小到一定程度很難控制住電流的開關，後來各大晶圓廠就開始採用FinFET鰭式場效應晶體管，顧名思義，晶體管形態與魚鰭很像。通過這種方式極大增加柵極與電子通道的接觸面積，從而更好地控制電流的開關。這也是目前7nm、5nm甚至4nm製程工藝所用到的晶體管技術。
但是進入3nm時代，FinFET晶體管技術也有些扛不住了，所以三星的3nm就採用了GAA晶體管技術，也叫全環繞柵極技術，通過一圈的柵極，解決3nm及以下製程工藝電流開關的問題。
值得注意的是，這些技術需要高精度EUV光刻機才能施展出來，對於我國的晶圓廠來說，想要打造晶體管數量更多、性能更強的芯片，有一個非常現實的問題擺在了我們面前，那就是EUV光刻機無法進入大陸市場。
我國成功研製出新晶體管技術
如何在沒有EUV光刻機的情況下大幅提升晶體管密度？復旦大學給了我們一個很大的驚喜！
根據復旦大學微電子學院官方消息稱，該學院教授周鵬、研究員包文中及信息科學與工程學院研究員萬景團隊研發出性能優異的異質 CFET 技術，相關成果已經發表在了《自然-電子學》雜誌上，而這種技術則可以繞過 EUV 光刻機。
異質 CFET 技術，這是一種晶圓級硅基二維互補疊層晶體管，這種晶體管技術可以利用成熟的後端工藝將新型二維材料集成到硅基芯片上，同製程工藝下實現器件集成密度翻倍的效果。也就是說如果FinFET工藝的芯片由100億顆晶體管組成，那麼採用CFET技術製造的芯片所容納的晶體管數量將會達到200億，從而實現性能的大幅提升。
據復旦大學微電子學院介紹，這種硅基二維互補疊層晶體管利用成熟的後端工藝將新型二維材料集成在硅基芯片上，並利用兩者高度匹配的物理特性實現 4 英寸大規模三維異質集成互補場效應晶體管，這種方式可以實現了晶圓級異質 CFET 技術。
相較於傳統的硅基材料可以進一步提升芯片晶體管的集成密度，從而滿足高性能、高密度存儲芯片對工藝的需求。
在業內，CFET晶體管技術也被稱為3nm工藝芯片的GAA技術的「接棒者」,如果這一技術投入國內芯片生產線，14nm工藝芯片即可滿足現階段各行各業對性能的需求，擺脫對EUV光刻機的依賴。
當中西科技競爭成為一種常態，芯片技術國產化已經成為當下必須要走的路，而中企在芯片堆疊技術、芯粒技術、光子芯片、量子芯片，甚至晶體管技術方面的持續推進，我們相信，不遠的將來，不管哪種模式取得突破，國產芯片國產化都會向前邁進一大步！
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