根據(jù)韓國半導(dǎo)體工程師協(xié)會(huì)發(fā)表的《半導(dǎo)體技術(shù)路線圖2026》,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正規(guī)劃在未來15年內(nèi),將先進(jìn)邏輯制程從目前的2nm節(jié)點(diǎn),逐步推進(jìn)至2040年的0.2nm,將真正進(jìn)入1埃米(?)時(shí)代。隨著晶體管線寬微縮逐漸逼近物理極限,未來制程演進(jìn)將不再僅僅依賴光刻技術(shù),而是轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)、材料與系統(tǒng)層級(jí)的全面革新。
2040后將迎來1埃米時(shí)代,EUV可能迎來瓶頸
從時(shí)間軸來看,路線圖預(yù)期2025年底左右半導(dǎo)體制程將進(jìn)入2nm時(shí)代,并于2031年前后推進(jìn)至1nm級(jí);到了2040年,邏輯電路線寬將進(jìn)一步縮小至0.2nm。盡管0.75NA EUV光刻機(jī)可在2030年前后帶來更細(xì)線寬,但基于光刻的物理微縮將逐步趨于飽和,制程競爭的重心勢必轉(zhuǎn)向芯片構(gòu)架與整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

晶體管轉(zhuǎn)向立體化
為延續(xù)摩爾定律,邏輯元件將由FinFET 轉(zhuǎn)向GAA(Gate-All-Around),并進(jìn)一步演進(jìn)至CFET(Complementary FET) 等三維晶體管結(jié)構(gòu),通過將PMOS 與NMOS 垂直堆疊,突破平面密度限制。配合Monolithic 3D(單晶3D) 制程,以及由DTCO 邁向STCO(系統(tǒng)-制程共同最佳化)的設(shè)計(jì)思維,未來性能提升將來自整體構(gòu)架重整,而非單一制程節(jié)點(diǎn)的微縮。

內(nèi)存同步進(jìn)化,異質(zhì)整合與高層數(shù)DRAM 成關(guān)鍵
除了邏輯制程,內(nèi)存技術(shù)的演進(jìn)節(jié)奏與0.2nm邏輯制程高度同步。在DRAM 領(lǐng)域,傳統(tǒng)BCAT 構(gòu)架預(yù)期將在7~8nm遭遇微縮極限,未來將轉(zhuǎn)向垂直信道晶體管、堆疊式DRAM、4F2 單元,以及通過Hybrid Bonding (混合鍵合)將CMOS 電路直接與數(shù)組內(nèi)存結(jié)合的CBA(CMOS Bonded Array) 構(gòu)架,延續(xù)密度與性能提升。

在AI 應(yīng)用推動(dòng)下,高頻寬內(nèi)存(HBM)的重要性進(jìn)一步放大。路線圖指出,HBM 將通過更高層數(shù)堆疊、混合鍵合與散熱設(shè)計(jì),HBM 預(yù)測2031年將有20層、8TB/s,并在2040年達(dá)到30層以上、128TB/s 的帶寬水平。
至于NAND Flash,則走向“以層數(shù)換密度”的發(fā)展路徑,預(yù)期自321層,推進(jìn)至2031年約1000層,并在2040年挑戰(zhàn)2000層。

進(jìn)入超越摩爾定律時(shí)代(More than Moore)
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正藉由邏輯與內(nèi)存的3D 化、Hybrid Bonding 及系統(tǒng)級(jí)構(gòu)架重整,提升單位面積整合密度并降低互連延遲,以在不依賴線寬微縮的情況下,滿足未來AI 或其他產(chǎn)業(yè)對(duì)于高速、低功耗的需求。

