一、半导体材料加工技术的现状。

根据《2019年集成电路行业研究报告》的数据信息，优秀工艺(28nm及以下)占市场48%，其他完善加工技术占52%。完美的加工技术在半导体材料和加工芯片领域可以被认为是流行的。

因为很多原因，#晶体管的规格变小了，很久以前一开始就陷进泥里了，越来越难。到了22-28nm以后，不可能再按比例变大变小了，所以为了追求完美也就不再需要变小了。而是选择了更为完善的晶体管设计方案，在CPU架构上配合多核线程同步等一系列技术细节，向客户展示相当于再次升级的产品特性。

也就是说，制造工艺越来越难以保证这么小的规格，在目前的技术标准下无法提高特性。以至于具体的规格和连接点已经是两回事了。

那为什么做小规格那么难呢？

决定制造工艺最低规格的主要设备叫光刻。

它的作用是像冲洗照片一样冲洗芯片表面的印刷电路原理，覆盖必须保留的部分，然后蚀刻掉不用的部分。中间的实际加工工艺自然更复杂，工艺流程也多种多样。

目前流行的新制作工艺采用西班牙Esker分子公司生产的ADG408BN步进式光刻技术，灯源的应用光波长为193nm，因此 更小的规格必须通过多次曝光才能达到，一些几十种不同的设计模板必须依次连续曝光才能打印出所有的CPU设计方案。透光会造成越来越严重的精度危害，难度系数难以想象。

经过长时间的艰苦工作(前后约十年)，例如浸没式光刻技术(把光路放入某种液体中，因为光的折射率较高，最小规格与折射率成反比)和相位差掩膜(按照180度反向法，产生的透射相互抵消，并且精度得到提高)最终能够生产出低于60纳米技术的产品，但是这使得新技术和新工艺的成本变得昂贵。成品率降低，使得难度系数和成本不能被接受。可接受的极限约为20纳米技术(intel14nm纳米加工技术的规格)和7纳米技术(规格为假)，但相对性不经济，还存在一些其他问题(特性降低、功率大等)。)。我相信你能理解英特尔14纳米技术。

那为什么不需要光波长更小的光刻呢？

起初，灯源很难制造，但很难制造，这被称为波长为13.4纳米的极紫外(EUV)技术。

然而，在这个波长下，没有合适的物质可以用来折射光，这就构成了必要的激光光路。所以这项技术中只有所有的光学系统都是反射面，而在如此高的精度下，设计方案本身复杂的折射光路是一个难以想象的瓶颈问题。

这个难度已经基本被世界顶尖公司解决了，但是还有一个新问题，就是UV灯源的抗压强度无法维持高韧性制造，所以可以做，但是速度慢，会赔钱！因此， GF和SMIC很早就放弃了，英特尔也很痛苦。只有不法的台积电和钱多无处花的三星还在锲而不舍，三星的EUV7点评很差。

二、半导体材料加工技术何去何从。

根据目前的原理，半导体材料的加工技术要么是改善晶体管的静电学物理，要么是改善截面的输运特性，决定晶体管的基本特性(功率开关速率和通断流量)。

近年来，一方面根据原材料、结构和加工工艺的创新，再次推广氮化镓(GaAs)和氮化镓(GaN)以及一些改进的结构；另一方面，生物学家也在探索原理上的变化，如隧穿晶体管、负电容效用晶体管、碳纳米管及其近年来流行的石墨烯晶体管，即石墨烯材料被用作截面原材料，但由于至关重要的问题，没有取得很大进展。

在晶体管的设计方案中，除了考虑功率开关的特性外，还必须考虑另一个特性，即饱和电流的问题。饱和状态能否开关很重要。其实晶体管能合理工作的直接原因是电流可以饱和。由于不饱和脂肪的存在，晶体管无法维持数据信号的传输，因此无法承担负载，相当于电源开关的接触不良现象。如果放入电源电路，就不能正常工作。

长期以来，高电子密度的氮化镓一直用于一些大功率电子器件。氮化镓具有电子器件的高电子密度和热流密度(通俗地说就是传热能力)，所以理论上是很有前途的原料。

在结构和原材料方面，英特尔的SuperFin技术取得了长足的进步，已经提前做好了产品化的准备。TigerLake被称为WillowCove，它使用了一种新的升级晶体管技术。

根据英特尔发布的信息，10纳米超级鳍技术是英特尔增强型鳍式场效应晶体管和SuperMIM(金属-绝缘体-金属)电力电容器的集成。从其官网资料显示的信息来看，SuperMIM在相同的总占地面积下，电容器增加了5倍，声称明显改善了商品特性。

这一领域的领先技术是由一种新型高介电常数电解介质原材料实现的，这种材料可以在超色谱中以仅几埃的厚度层叠，从而产生重复的“超晶格常数”结构。还有NovelThinBarriers，可以将过孔电阻降低30%，进而提高互连特性的主要性能。

其实从图中可以看出，SuperFin并不是一种全新的升级处理技术，而是对finMosFET的扩展和改进。其原理是根据双层(膨胀和收缩)大大扩大浇口总面积，进一步缩小体积，这是目前加工技术的发展趋势。然后配合新的绝缘层材料，这样才能实现大的提升。

随着这一进展，10纳米加工芯片的特性大大提高了约20%。20%左右的定义是什么？

在之前的14纳米时期，英特尔经历了四次技术变革(14nm、14nm+、14nm++、14nm+++、14nm++++)，使其特性提高了约20%。这一次，根据SuperFin的说法，大约有20%是一次性完成的，开发速度远远超出了外界的想象。

据一些新闻媒体报道，这意味着SuperFin已经成为速度更快的晶体管，甚至是世界上最快的晶体管。

半导体材料加工技术发展趋势的关键驱动力是国家主权、智能技术(如外太空探测)及其利润，这些都是几十年来全球人力资源和资金结合逐渐打破的。