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 對(duì)于硅基芯片，1nm這可能是這條路線的終點(diǎn)，但對(duì)于人類芯片來(lái)說(shuō)，1nm它永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束。芯片材料一直是硅材料，但隨著芯片技術(shù)的不斷改進(jìn)，傳統(tǒng)的硅基芯片正逐漸接近極限。

  1納米硅基芯片的極限，主要基于兩點(diǎn)考慮：

  第一、硅原子的大小

  芯片的制造過程是將晶體管注入硅基材料中。晶體管越多，性能越強(qiáng)。為了改進(jìn)芯片的過程，有必要增加單位芯片面積的晶體管數(shù)量。

  但隨著芯片技術(shù)的不斷改進(jìn)，單位硅基芯片能攜帶的晶體管越來(lái)越飽和。畢竟硅原子的大小只有0.12nm，根據(jù)硅原子的大小，一旦人類芯片技術(shù)達(dá)到一納米，基本上就不能放置更多的晶體管，所以傳統(tǒng)的硅脂芯片基本達(dá)到極限，如果達(dá)到1nm之后還強(qiáng)制添加更多的晶體管，然后芯片的性能就會(huì)出現(xiàn)各種問題。

  第二、隧穿效應(yīng)

  所謂隧穿效應(yīng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是微粒子能穿越障礙物的現(xiàn)象。

  在芯片上實(shí)施時(shí)，當(dāng)芯片過程足夠小時(shí)，電路中正常流動(dòng)形成電流的電子不會(huì)誠(chéng)實(shí)地按照路線流動(dòng)，而是通過半導(dǎo)體閘門，最終形成漏電等問題。

  這種情況并不是在硅基芯片達(dá)到1納米時(shí)發(fā)生的。事實(shí)上，這種漏電現(xiàn)象發(fā)生在芯片達(dá)到20納米之前，但一些芯片制造商，包括臺(tái)積電，通過改進(jìn)過程來(lái)改善這個(gè)問題。

  到了7納米到5納米之間，這種情況再次發(fā)生，只不過ASML創(chuàng)造了EUV光刻機(jī)，這大大提高了光刻能力，積電、三星等廠家能夠順利生產(chǎn)出7納米、5納米、3納米甚至未來(lái)可能發(fā)生的兩納米芯片。

  但未來(lái)，隨著芯片技術(shù)越來(lái)越小，當(dāng)傳統(tǒng)硅基芯片達(dá)到一納米時(shí)，各種問題會(huì)逐漸出現(xiàn)。即使一些芯片制造商能夠突破1納米的價(jià)格，整體芯片性能也不會(huì)那么好，至少不會(huì)太穩(wěn)定，甚至可能出現(xiàn)各種問題。

  提高芯片性能，解決物理極限問題主要有幾種路線：

  1、以碳基芯片取代硅基芯片

  從目前的科學(xué)研究來(lái)看，碳基芯片比硅基芯片性能更好，同等面積下的碳基芯片，性能要比硅基芯片高一倍以上甚至幾倍以上。

  比如有些人就說(shuō)28納米的碳基芯片性能就相當(dāng)于3納米的硅基芯片，如果未來(lái)這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，這意味著一納米的碳基芯片性能就相當(dāng)于0.1納米左右的硅基芯片性能。

  2、發(fā)展化合物半導(dǎo)體材料

  最近幾年化合物半導(dǎo)體發(fā)展越來(lái)越猛，相比于硅基芯片而言，化合物半導(dǎo)體性能更加優(yōu)越，這種化合物半導(dǎo)體由多種材料構(gòu)成，比如氮化鎵、砷化鎵等等，這些化合物半導(dǎo)體在速度、延遲、光檢測(cè)和發(fā)射方面都要比硅基芯片有更優(yōu)越的表現(xiàn)，個(gè)別化合物半導(dǎo)體的速度甚至比硅快100倍。

  按照這個(gè)速度來(lái)推算，如果這些化合物半導(dǎo)體最終的工藝能夠推到2納米，那就相當(dāng)于0.02納米硅基芯片的性能。

  3、采用芯片堆疊技術(shù)

  最近幾年時(shí)間，很多企業(yè)都在積極發(fā)展芯片堆疊技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把幾個(gè)芯片堆疊在一起從而提升整個(gè)芯片的性能。

  比如2納米的芯片通過多次堆疊之后，它的性能就會(huì)大幅提升。

  4、芯片主板化

  芯片主板化簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在一個(gè)芯片上面設(shè)置不同規(guī)格的芯片，不同芯片用來(lái)處理不同的功能，就像主板一樣。

  比如用于核心計(jì)算的芯片可以是3納米的，但用于處理一些功能比較弱的選項(xiàng)可以用7納米的或者14納米的等等。

  5、發(fā)展量子芯片

  量子技術(shù)現(xiàn)在越來(lái)越完善。目前，量子通信、量子計(jì)算等技術(shù)突破已成功實(shí)現(xiàn)，量子芯片也在積極推進(jìn)。

  如果量子芯片將來(lái)能量產(chǎn)，人類芯片將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，硅基芯片很可能被淘汰。

  量子芯片是用量子糾纏進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，其性能將大大提高，效率不是幾倍，而是幾百倍甚至幾萬(wàn)倍。