​本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

随着制程技术的缩小，新的材料和设计正在被探索以解决这一问题。

日本领先的半导体材料制造商正在采取战略举措，开发1纳米芯片生产的关键部件，将自己定位于下一代半导体技术的前沿。

光掩模创新推动进步

日本印刷公司 DNP 在开发 1 纳米级半导体光掩模方面取得了重要里程碑，并已开始向设备制造商分发样品，目标是在 2030 年后实现量产。该公司的突破来自与比利时微电子研究机构 Imec 的战略合作，专注于高数值孔径极紫外 (EUV) 曝光设备的光掩模开发。

通过实施先进的电子束光刻技术和材料优化，DNP成功建立了最佳制造工艺。

该公司的路线图包括到 2027 财年启动 2 纳米光掩模的量产，与国内芯片制造商 Rapidus 的 2 纳米芯片生产时间表保持一致。DNP 预测，到 2027 年，全球外部光掩模市场将扩大 40%，达到 26.7 亿美元。

全行业发展势头

另一家日本主要材料制造商凸版印刷（Toppan）已于 2023 年开始向 IBM 供应 2 纳米光掩模，并计划在 2026 财年开始量产。该公司已与 Imec 和 IBM 建立了战略合作伙伴关系，共同探索光掩模技术的高级应用。

扩大生态系统

富士胶片通过推进 1 纳米芯片生产所必需的光刻胶材料，为生态系统做出了贡献，并已承诺投资 130 亿日元建设新的研发中心。为支持这些私营部门的举措，日本教育部已拨款 40 亿日元用于 2025 年的下一代半导体研发。

法国CEA-Leti研究所的贡献

CEA-Leti作为全球领先的微电子研究机构之一，其在半导体材料、设备和制程技术方面拥有丰富的经验和专业知识。法国此次的合作不仅加强了欧洲在全球半导体研究中的地位，也为1nm技术的发展带来了新的可能性。

IBM的2nm芯片及其向1nm的进展

IBM一直是半导体技术革新的领跑者。2021年，IBM宣布推出全球首款2nm芯片，这标志着其技术已经接近1nm。2nm芯片的成功研发，不仅显示了IBM在高级半导体技术上的领导地位，也为未来1nm技术的发展奠定了基础。

Imec的1nm以下晶体管路线图

Imec是全球著名的纳米电子研究机构，其在1nm以下晶体管技术方面的研究已经取得显著进展。2023年5月，Imec公布了其1nm以下晶体管的路线图，展示了未来几年内实现1nm制程的可能路径和技术难点。在Imec的规划中，1nm等于10埃，这意味着他们正致力于开发远超现有技术极限的产品。

台积电在1nm技术上的研究和进展

台积电作为全球领先的晶圆代工厂，其在1nm技术上的研究同样引人注目。台积电计划在2026年动工建设1nm制程工厂，预计2027年开始试产，2028年实现量产。台积电的1nm研究不仅关注制程技术本身，还包括新材料的探索和先进设备的开发，显示出其全面推进1nm技术商业化的决心。

英特尔对1nm技术的探索

英特尔作为全球最大的半导体公司之一，其在1nm技术上的探索同样值得关注。英特尔计划使用其Intel 4工艺技术进行下一代处理器的制造，并逐步过渡到更先进的Intel 3工艺。尽管英特尔在工艺命名上采用了不同的策略，但其核心目标仍然是实现更小的晶体管尺寸和更高的集成度。

1nm技术的关键挑战及解决方案

1nm技术的开发不仅是技术上的一大飞跃，也伴随着诸多挑战。这些挑战包括材料的选择、晶体管设计、制造工艺的精确度，以及成本控制等。

2D材料的应用

在1nm技术的发展中，2D材料的应用是关键。2D材料，如二硫化钼（MoS2），因其原子级的厚度和优异的电子性能，被视为超越传统硅材料的理想选择。

IMEC的2D材料研究

IMEC在2D材料的研究上取得了显著进展。2019年，IMEC展示了利用二硫化钼（MoS2）制造的微型晶体管，其特征尺寸低于硅器件的短沟道效应水平。这表明2D材料有潜力实现1nm及以下的工艺节点。

台积电和麻省理工学院的合作

台积电与麻省理工学院及南洋理工大学的合作，也集中在2D材料的应用上。他们发现，将二维材料与半金属铋（Bi）结合，可以实现极低的电阻，这对于1nm芯片的制造至关重要。这一发现为1nm技术的发展提供了新的材料选择。

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