【大纪元2022年12月06日讯】（大纪元专题部记者张宛综合报导）随着人工智能（AI）、物联网、5G、电动车等技术的发展，科技产业对芯片的性能、能效要求越来越高，全球半导体行业也不断朝向更先进工艺努力。近日，有信息显示，全球最大的芯片代工厂台积电（TSMC）的1纳米芯片制造工艺正稳步推进中。
中华民国行政院副院长沈荣津11月21日接受台湾《经济日报》采访时表示，台积电1纳米（nm）晶圆新厂将落户在桃园龙潭。桃园龙潭科学园靠近台积电的研发中心，是台积电1纳米工厂最好的落脚点。
芯片产品的纳米数越小，意味着晶体管密度越高，芯片耗电更少而性能越高，技术难度也越高。
在过去几十年里，芯片制造商一直试图将越来越多的晶体管塞到越来越小的表面上，但目前已经达到了半导体硅材料的物理极限。因此，科学家们正尝试寻找其它合适的材料来代替硅，以实现技术突破，将芯片生产工艺推向1纳米甚至更小的制程。
去年5月，由台积电、美国麻省理工学院（MIT）、台湾大学（NTU）的研究人员联合发表在《自然》杂志上的报告显示，半金属铋（Bi）与二维半导体材料相结合可以实现极低电阻并增加电流传导，从而大幅提高芯片的能效，有助于1纳米半导体的开发。
该技术最先由麻省理工学院的研究团队发现，之后台积电研发部对铋（Bi）的沉积工艺进行了优化；随后国立台湾大学电气工程与光学系采用氦离子束光刻技术，成功将器件的沟道宽度缩小至纳米级，终于实现了突破。相关技术被台积电用于1纳米芯片工艺的开发。
当时台积电表示，1纳米节点技术仍处于探索性研发阶段。不过，目前台积电的1纳米芯片生产设施已进入规划中。
目前，台积电已经掌握量产5纳米芯片的工艺。除了台湾本岛工厂之外，台积电创始人张忠谋11月21日透露，台积电计划在美国亚利桑那州的工厂二期工程中实现3纳米生产工艺。不过，他也表示，该计划尚未完全确定。目前苹果公司已计划未来大量从该厂获取芯片。
IBM的2纳米芯片
美国科技巨头IBM公司去年5月宣布在半导体设计和工艺方面取得突破，开发出了首款2纳米制程的芯片。
IBM公司的这款2纳米芯片由该公司位于纽约州的奥尔巴尼纳米技术中心（IBM Research Albany）与公共和私营部门联合开发，芯片尺寸只有指甲盖大小，但是上面却容纳有500亿个晶体管。
IBM表示，与当今最先进的7纳米芯片相比，其2纳米的芯片性能提高了45%，能耗则降低了75%。
IBM公司虽然研发出了2纳米技术，不过该公司在2014年将晶圆厂卖给了格芯（GlobalFoundries），因此该公司还需要与其它代工厂合作生产。
三星宣布2纳米制程开发计划
台积电的竞争对手韩国三星公司也在近日宣布了其冲击最先进制程的研发计划。
作为全球第二大半导体芯片制造公司，三星公司在今年10月份的三星代工论坛活动期间宣布了其2纳米和1.4纳米的芯片制造计划。
今年6月份，三星晶圆代工厂开始量产全球首款采用GAA技术（Gate All Around）的3nm芯片（SF3E）。三星计划在2024年推出第二代3nm半导体芯片（SF3），其晶体管比第一代3nm芯片的晶体管小20%，可为智能手机、个人电脑、云服务器等设备带来更小、更节能的芯片。
在三星发布的2019—2027年代工路线图中，三星代工计划在2025年量产2纳米芯片，2027年量产1.4纳米芯片。
英特尔千亿投资打造最先进基地
另一家美国科技巨头英特尔公司，是全球三家最先进的半导体制造商之一。
英特尔20A（2纳米）生产节点计划在2024年为量产做好准备。
英特尔在今年初宣布在俄亥俄州投资200亿美元，建造两家英特尔处理器工厂的计划；未来十年内总投资将增至1,000亿美元，英特尔要将该园区打造成世界上最先进的半导体制造基地。
另外，英特尔还计划在未来十年内与俄亥俄大学、社区学院和美国国家科学基金会合作投资约1亿美元，资助半导体研究项目，以及在学院设立相关课程，推动先进技术的开发并培养半导体人才。
欧洲、日本企业落后但在追赶中
虽然拥有艾司摩尔这样领先的半导体设备公司，但欧洲在晶圆制造尤其是先进工艺方面的实力上并不强。
不过，欧盟委员会在2021年3月发布了《2030数字指南》，提出了未来的目标：到2030年欧洲先进和可持续半导体的生产总值至少要占全球生产总值的20%，生产能力要冲刺到2纳米工艺。
今年2月以来，欧洲支持芯片制造业的政策吸引来了不少投资承诺。
德国和法国各自承诺投资数十亿美元建造一座“巨型晶圆厂”。今年3月份，英特尔向德国马格德堡市新的微芯片制造基地投资680亿欧元（714亿美元）；今年7月份，格芯（GlobalFoundries）和意法半导体（STMicro）的美国-法国-意大利财团表示将联手在法国阿尔卑斯山建造价值57亿欧元的半导体工厂。
日本在上世纪90年代初曾占到全球市场近一半的份额。但是到2017年，这一比例已经降至7%。目前，日本只在半导体材料领域占有较重要的份额。
今年11月11日，日本经济产业省（METI）在官网上发布了一份文件，其中透露了日方将与美国IBM公司合作开发2纳米芯片制造技术的计划，日本还计划在今年进口极紫外光刻机。
日本官方表示，将向一家由多个日本科技公司参与投资的新半导体公司投资700亿日元（5亿美元），以便重新确立日本作为先进芯片领先制造商的地位。
参与公司包括索尼集团公司（Sony Group Corp）、日本电气公司（NEC Corp）、日本电报电话公司（Nippon Telegraph and Telephone Corp）、内存芯片制造商铠侠控股（Kioxia Holdings）、软银公司（Softbank Corp）、电装（Denso）、丰田汽车公司（Toyota Motor Corp）和三菱日联金融集团（Mitsubishi UFJ Financial Group）。
此外，日美两国在今年7月同意建立一个新的联合研究中心，以开发速度更快、能效更高的下一代2纳米以下制程的半导体。日本政府计划在2022年底前建立该中心。
中企被拉开的距离将越来越大
在国际半导体企业竞相开发最先进半导体工艺的同时，代表中国最先进芯片制造水平的中芯国际和长江存储，却在美国的半导体管制令下，未来研发将面临先进设备进口难题。
美国最新的管制令规定，14/16纳米以下的逻辑芯片、18纳米以下DRAM内存芯片及128层以上的NAND闪存芯片，以及其相关制造设备如果向中国出口，都必须向美国商务部申请许可证。
由于美国企业主导半导体设备的市场，且该类设备难以用其它国家企业产品替代。中国半导体企业在最先进制程开发上与第一梯队的差距或进一步扩大。◇
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