美国制裁梦碎？中芯193nm光刻机强撸7nm掩膜成本飙到离谱！

省流：预计中芯国际27 28年的n+4能做到intel 3，台积电n4p（2022年）水平
近20年前，90nm工艺时，1nm被认为是CMosFET的极限，因为1nm以下量子隧穿无法解决。原子尺寸为0.1nm量级，1nm下无法构成MOS管。当时预计10nm左右MOSFET不会继续发展，而是寻找其他结构，如约瑟夫逊结器件等，但现在这些都没有进展。现在所谓的7nm、5nm按当年标准大约可以算10nm量级，再发展还是可能的，但在栅极长度上真没多少发展空间了。
命名规则变化很大，90nm时代大家都是“诚实标定”的，2004年90nm工艺的栅极长度约45nm。平面工艺下，22nm Idsat较90nm下降30%，但至90nm水平。英特尔22nm Tri-Gate节点（2012年）引入了FinFET 3D立体晶体管，通过增加沟道有效宽度使Idsat回升至65nm水平。台积电7nm（N7）的实际栅极长度约22nm，但通过FinFET的3D结构等效提升了控制能力。
当年火热的技术有lowK，highK，strAIned silicon，SOI，光刻波长是193nm的DUV。当时认为35nm节点会引入EUV，结果晚了近10年。ASML EUV的艰难落地，2006年ASML首台EUV原型机功率仅4W，光源寿命不足3小时，导致商用推迟至2019年（台积电N7+）。在intel 10nm节点才开始使用。更可笑的是当年认为10nm就是叹息之墙，现在SMIC用493nm浸没式光刻的极限多重曝光将193nm DUV强行推进至7nm节点，但代价是掩膜成本飙升（7nm工艺掩膜费用超1500万美元）。
当年确实讨论过“单原子晶体管”等，但需要液氦温度下运行。还有量子计算机、DNA计算机等设想。很多设想和核聚变一样“永远只差30年”，有些甚至现在比当年感觉更遥远。当年觉得10nm就是叹息之墙，因为90nm以后MOS管的关键性能指标如Idsat是不断下降的。这就是为什么finfet以及GAA变成必须，如果不使用，现在处理器频率将降低而不是提升。这就是为什么觉得10nm后硅基MOS管会被放弃—其实intel早期10nm工艺性能不强于14nm+++并不是偶然。实际上如何在10nm以后再有更大的发展真的需要天马行空的想象力。
65nm是二氧化硅质绝缘层的极限，之后有了high k。22nm是经典三极管的极限，之后有了finfet。5nm是finfet极限，之后有gaa和mbc（superfin姑且当作finfet+）。但再往后面对的是量子隧穿，能不能解决拭目以待。
工艺节点数字早已不是特征尺寸了，intel的也不是。因为工业节点不再代表特征尺寸的头就是他们开的（虽然当时是反向虚表233），但它确实还在坚持0.7倍步进，营销的成分也较少。（10nm对标tsmc7nm）Intel的“反向虚标”还有遗产，其10nm（Intel 7）晶体管密度（100MTr/mm²）已超过台积电初代7nm（91MTr/mm²），印证了命名体系与物理尺寸的彻底脱钩。台积电是沟道长度的“伪缩放”，所谓3nm工艺的物理沟道长度仍维持在12-15nm，依赖GAA结构维持静电控制。
量子隧穿的本质是当栅极氧化层厚度0.5nm或沟道长度3nm时，电子无需跨越势垒即可穿透绝缘层，导致逻辑状态不可控（漏电流1μA/μm）。现有技术（如GAA）仅能延缓而非根治该问题。
现在和未来可能的“续命”方案只能指望材料革命，铜互联都快终结了，钴/钌互联电阻较铜低40%，但电迁移寿命缩短50%，需原子层沉积（ALD）工艺精密修复。如二维材料二硫化钼（MoS₂）载流子迁移率比硅高4倍，但晶圆尺寸仅4英寸（需突破外延生长技术），黑磷等超薄沟道材料，载流子迁移率提升3-5倍。还有拓扑绝缘体，表面导电、内部绝缘，理论上可抑制漏电（实验阶段）。High-K的妥协，铪基氧化物虽降低漏电，但载流子迁移率下降20%，需应变硅（Strained Si）补偿。SOI技术的式微，FD-SOI（全耗尽型绝缘体上硅）因晶圆成本过高（比体硅贵3倍），仅用于射频等利基市场。以及器件结构创新，CFET（互补场效应晶体管），垂直堆叠NMOS与PMOS，面积缩减50%（IMEC规划2028年商用）。然后负电容晶体管利用铪锆氧化物（HZO）铁电材料的铁电性放大栅压，实现亚阈值摆幅<60mV/dec（实验室已实现40mV/dec）也能派上用场。自旋电子器件，Intel的MESO（磁电自旋轨道）逻辑单元功耗可降至CMOS的1/10，但工作频率仅MHz级。
系统级“曲线救国”有3D芯片堆叠：台积电SoIC技术实现10μm间距混合键合。光子互联，Ayar Labs的光I/O芯片带宽达4TbPS，但光电转换功耗仍占系统总功耗15%。

非专业人士，不明觉厉。

这玩意意思就是有极限，后面的人努力是能赶上的，但是卡材料和专利是吗

光子芯片和碳基芯片有希望吗？

按照我们追赶的速度来说，即便是英特尔台积电等还能有所发展，
大概率我们也能在5年内追上他们

喜大普奔

我记得一开始是喊落后50年来着，华为沉淀那会喊20年，这就剩5年了，加油

因为已经开发到极限了吧。
走到头追上自然就快了。

看得头大

有一种说法，卡的是专利，而不是技术。若彻底对立，无视专利，很快就能做出来

快到物理极限了……而且在可见的未来，量子计算机都没有可能

193nm能做出7nm？那阿斯麦还有活路吗？