按國際半導體工藝路線圖ITRS的要求，半導體工藝技術在2004年進入90nm，似乎工藝技術的進展并沒有拖工業進步的后腿。

       按國際半導體工藝路線圖ITRS的要求，半導體工藝技術在2004年進入90nm，2006年進入65nm時代。客觀上應該承認，截止到現在，經過全球半導體工業界的共同努力，己經克服了許多困難，如銅互連及低k介質材料等。似乎工藝技術的進展并沒有拖工業進步的后腿，其中浸入式光刻技術具有突破性的成就。所以全球半導體業界順利地經過130nm、90nm，開始進入65nm時代。

       技術己經跨越45nm

       隨著工藝微細化的進步，柵極的長度和絕緣膜厚度兩方面都會呈比例地縮小，有效地減少了芯片的面積。例如，采用65nm工藝生產一個數字基帶IC，在1平方毫米的面積內，集成度可以達到90萬個邏輯門，生產DRAM時，其每個單元面積小到僅0．028平方微米，每平方毫米容量可以達到達20.0Mb以上。

       全球半導體業界在2006年進入65nm時代已不可逆轉。

       根據的消息，Intel日前表示將提前推出全新架構的65nm工藝制程的桌面處理器Conroe，由預計的2006年第四季度提前至2006年7月。而原計劃在第二季度末推出的BroadWater芯片組(965系列)將推遲到同一時間，以配合Conroe處理器的發展。 目前，處理器的典型研發周期是24〜32個月，而在十年以前約是48個月。研發周期的主要任務就是尋找和定位錯誤，Intel在量產之前不放過任何一個微小錯誤。其65nm工藝共花費了20個月就達到了成熟的水平，而對于180nm用了38個月，130nm用了30個月，而90nm也用了26個月。

       Samsung早就揚言己進人70nm的DRAM產品生產。全球代工業雙雄臺積電及聯電在無線通訊應用的基帶處理器(Baseband Processor)、現場可編程邏輯器件(FPGA)及顯示芯片等產品方面， 預計于2006年上半年也可進入65nm芯片量產，連新加坡特許也將在2006年季度開始導入65nm產品的試生產。
 
       美國德州儀器在2005年12月12日宣布，其65nm工藝技術已通過認證，并將于2006年進入量產階段。

       另外，特許、IBM、三星電子在2005年5月時已宣布成立90nm的合作研發聯盟，并于6月時再次共同投入65nm的研發。而英飛凌也在11月時加入該聯盟組織，4家半導體業者分別在工藝與訂單上互相合作，包括65nm的無線通訊與繪圖芯片，預計將在2006年季度開始進入試生產階段。

       在眾多工藝技術挑戰中，光刻技術的難度總是列在首位。目前采用ArF的193nm浸入式光刻技術己日趨成熟。
       從各種報道可以了解，利用浸入式光刻已經順利地渡過45nm工藝技術，而對于32nm技術是繼續發展大數值孔徑的浸入式光刻技術，還是采用EUV技術仍難下定論。

       在2005年12月的SemiJapan及美國Cymer公司共同舉辦的研討會上，對于如何實現32nm技術存在不同的看法。由于目前EUV技術方面，尚有許多基礎研究無法跟上。如2004年在評價EUV技術時，還存在三個主要難點無法克服，即掩模缺陷、光刻膠敏感度及光源功率。而經過2005年的努力，光刻膠的分辨率及線條的粗糙度已上升為主要矛盾。業界預測EUV技術將于2009年引入市場。而如果采用浸入式ArF光刻，則必須采用二次曝光。而二次曝光，會增加成本及周期。因此，從加快開發新產品的角度來看，提出支持EUV應用技術的呼聲漸高。

       關于解決晶體管漏電流的高k介質材料，由于工藝上尚有困難，預計在45nm時還不可能采用。

       后硅時代

       隨著傳統晶體管的尺寸縮小，當到了只有幾個分子大小時，就會出現一些奇怪的量子效應，從而無法精確地判斷晶體管的“開”與“關”狀態。因而傳統的晶體管技術終必定將“壽終正寢”，取而代之的技術可能是納米技術以及量子器件等。

       傳統的晶體管是通過控制成群電子的運動狀態來形成開關、振蕩和放大等功能，而單電子晶體管只是控制單個電子的運動狀態。開發單電子晶體管，只要控制一個電子的行為即可完成特定的功能，可使功耗降低到原來的1/1000，從根本上解決日益嚴重的集成電路功耗問題。

       但是，作為電子器件，迄今為止只利用了電子波粒二象性的粒子性。其次，各種傳統電子元器件都是通過控制電子數量來實現信號處理。例如，開關器件是以控制電子流的有或無來實現電路通斷，放大器件則是通過控制電子數量多少來完成放大功能。而量子器件是不單純通過控制電子數目的多少，而主要是通過控制電子波動的相位來實現某種功能。因此，量子器件具有更高的響應速度和更低的功耗。

       現有的硅(Si)和砷化鎵(GaAs)器件無論怎樣改進，其響應速度只能達到10〜12毫微秒，功耗只能降至1微瓦。而量子器件在響應速度和功耗方面可以比這個數據優化1000〜10000倍。由于量子器件尺度為納米級，集成度大幅度提高，同時還具有器件結構簡單、可靠性高、成本低等諸多優點，因此，未來納米電子學的發展，可能會在電子學領域中引起一次新的電子技術革命，從而把電子工業技術推向一個更高的發展階段。

       據《科學》周刊報道，一種能在室溫下正常工作的單電子晶體管近在荷蘭實驗室中誕生。這種晶體管以單獨的碳納米管為原材料制造出來，依靠一個電子來決定“開”和“關”的狀態，這種單電子晶體管只有1nm寬、20nm長，整體還不足人的頭發絲直徑的500分之一。它微型化和低耗能的特點可成為未來分子計算機的理想材料。

       報告認為，盡管硅材料終將退出歷史舞臺，但是在下一個十年中，納米技術還不可能取代現有的硅制造工藝。
       另據報道，美國惠普實驗室正在利用量子效應，來研發新型的分子級開關器件。 該技術使用了有機分子，能夠實現在芯片上集成1 萬億個開關元件，它的開關速度可以達到每秒1 萬億次，遠高于目前速度快的處理器的每秒40億次。
 
       另外，英特爾公司正使材料向硅之外過渡。目前，英特爾的芯片上集成的晶體管數量已經超過了10億個。如果要生產晶體管數量1000倍于當前水平的芯片，需要采用新型的開關和材料。英特爾的目標是在未來10年中，生產集成度超過1 萬億個開關元件的芯片。

       英特爾認為另一個頗有前途的技術是“自旋晶體管”技術。其技術下產品的尺寸遠小于傳統的硅晶體管，而且具有非易失性，這意味著即使在關閉電源后它也能存儲信息。 由于目前以電子電荷為基礎的電子學即將達到其技術極限，全球的科學家紛紛把電子學研究的目光投向自旋電子學的研究。自旋電子學研究以電子的旋轉而不是根據電子的電荷來制造設備和電路，利用納米技術研究自旋電子學是目前一個非常熱門的研究方向。（來源：華強電子世界網）