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2016年12月7日，采用三星10nm工藝制造的高通驍龍835跑分遭到曝光。就在一天后，即2016年12月8日，采用臺(tái)積電10nm工藝制造的華為麒麟970也遭到媒體曝光。此前，英特爾宣稱(chēng)，將于2017年發(fā)布采用自家10nm工藝制造的移動(dòng)芯片，格羅方德也聲稱(chēng)自研10nm工藝。

四家芯片巨頭紛紛進(jìn)入10nm芯片領(lǐng)域，預(yù)示著芯片界的競(jìng)爭(zhēng)程度提升到新等級(jí)。那么，芯片界的這場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”會(huì)結(jié)束嗎，芯片的未來(lái)又在哪里呢？

1995年起，芯片制造工藝從0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.15μm、0.13μm，發(fā)展到90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、14nm，再到即將到來(lái)的10nm，芯片的制程工藝不斷發(fā)展，集成度不斷提高，這一趨勢(shì)還將持續(xù)下去。

2016年12月8日，臺(tái)積電聲稱(chēng)，將在2017年初開(kāi)始7nm的設(shè)計(jì)定案，并在2018年初量產(chǎn)，對(duì)5nm、3nm和2nm工藝的相關(guān)投資工作也已開(kāi)始。此前，三星購(gòu)買(mǎi)了ASML的NXE3400光刻機(jī)，為生產(chǎn)7nm芯片作準(zhǔn)備，并計(jì)劃在2018年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

雖然在硅晶體管的尺寸縮小到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生量子效應(yīng)，導(dǎo)致晶體管的特勝難以控制。不過(guò)，短期內(nèi)，縮減制程尺寸，提高芯片集成度仍是芯片廠商推動(dòng)芯片向前發(fā)展的方向，7nm、5nm、3nm、2nm工藝將一步步加劇芯片廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)。

除了FinFIT技術(shù)外，三星、英特爾等芯片廠商近些年紛紛投入到FD-SOI（全耗盡絕緣體硅）工藝、硅光子技術(shù)、3D堆疊技術(shù)等的研究中，以求突破FinFET的制造極限，擁有更多的主動(dòng)權(quán)。各種新技術(shù)中，猶以3D堆疊技術(shù)為研究重點(diǎn)。

3D堆疊技術(shù)通過(guò)在存儲(chǔ)層上疊加邏輯層，將芯片的結(jié)構(gòu)由平面型升級(jí)成立體型，大大縮短互連線(xiàn)長(zhǎng)度，使得數(shù)據(jù)傳輸更快，所受干擾更小。

目前，這樣的3D技術(shù)在理論層面已有較大進(jìn)展，并在實(shí)踐中得到初步應(yīng)用。2013年，三星推出了3D圓柱形電荷捕獲型柵極存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)技術(shù)，垂直堆疊可達(dá)24層。同年，臺(tái)積電與Cadence合作開(kāi)發(fā)出了3D-IC的參考流程。2015年，英特爾和美光合作推出了3D XPoint技術(shù)，使用該技術(shù)的存儲(chǔ)芯片目前已經(jīng)量產(chǎn)。

新技術(shù)的誕生，為當(dāng)下芯片開(kāi)辟了全新的發(fā)展領(lǐng)域，這也勢(shì)必加劇芯片廠商的競(jìng)爭(zhēng)程度。

目前，制造芯片的原材料以硅為主。不過(guò)，硅的物理特勝限制了芯片的發(fā)展空間。2015年4月，英特爾宣布，在達(dá)到7nm工藝之后將不再使用硅材料。

III-V族化合物、石墨烯等新材料為突破硅基芯片的瓶頸提供了可能，成為眾多芯片企業(yè)研究的焦點(diǎn)，尤其是石墨烯。

相比硅基芯片，石墨烯芯片擁有極高的載流子速度、優(yōu)異的等比縮小特勝等優(yōu)勢(shì)。IBM表示，石墨烯中的電子遷移速度是硅材料的10倍，石墨烯芯片的主頻在理論上可達(dá)300GHz，而散熱量和功耗卻遠(yuǎn)低于硅基芯片。麻省理工學(xué)院的研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯可使芯片的運(yùn)行速率提升百萬(wàn)倍。

制約石墨烯芯片的最大因素是石墨烯的成本問(wèn)題，不過(guò)隨著制作工藝已逐漸成熟，石墨烯的成本呈下降趨勢(shì)，石墨烯芯片量產(chǎn)的日子也不會(huì)太遠(yuǎn)。2011年底，寧波墨西科技建成年產(chǎn)300噸的石墨烯生產(chǎn)線(xiàn)，每克石墨烯銷(xiāo)售價(jià)格只要1元。2016年4月，華訊方舟做出了石墨烯太赫茲芯片。

新材料為芯片的發(fā)展提供了全新的方向，具有極大的潛力，已成為芯片廠商把控未來(lái)趨勢(shì)、占領(lǐng)制高點(diǎn)的必爭(zhēng)領(lǐng)域，而這也將使得芯片廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)日益復(fù)雜。

從芯片誕生至今，芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新從未停止，各廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)也從未停歇。應(yīng)變硅技術(shù)成就了90nm時(shí)代，一種柵介質(zhì)新材料成就了45nm時(shí)代，三柵極晶體管成就了22nm時(shí)代，F(xiàn)inFET技術(shù)成就了當(dāng)下的芯片時(shí)代。

未來(lái)， 3D堆疊等新技術(shù)、石墨烯等新材料將持續(xù)推動(dòng)芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展，芯片廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域也將延伸，從智能手機(jī)擴(kuò)展到互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)、VR、人工智能等，競(jìng)爭(zhēng)將日趨復(fù)雜和激烈。人類(lèi)對(duì)科學(xué)無(wú)盡的探索，將使得芯片行業(yè)的這場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”繼續(xù)下去。