傳說中的3nm晶片是真的嗎？

​​前幾天，我國高層領導在訪問IMEC（比利時微電子研究中心）時駐足端詳矽晶圓的照片，在業界引發熱議。而我們所關心的是，IMEC號稱3nm的晶片是真的嗎？如果是真的，何時會量產？從IMEC的發展軌跡中我們從中可以學到些什麼？

文｜艾檬

校對｜一求

圖源｜網路

前幾天，我國高層領導在訪問IMEC（比利時微電子研究中心）時駐足端詳矽晶圓的照片，在業界引發熱議，關於IMEC的「前世今生」也被梳理得透透徹徹。而我們所關心的是，那個號稱3nm的晶片是真的嗎？如果是真的，何時會量產？從IMEC的發展軌跡中我們從中可以學到些什麼？

3nm是真的？

在這則新聞之前兩上月，IMEC在其每年舉辦的2018年IEEE國際互連技術大會（IITC2018）上，釋出了11篇關於先進互連的論文，包括擴充套件銅（Cu）和鈷（Co）金屬鑲嵌金屬化，以及評估釕（Ru）和石墨烯等新替代品。

在此次會上，IMEC展示了針對5nm和3nm節點互連的解決方案。基於銅的雙鑲嵌一直是近20年來構建可靠互連的主力，但在5nm和3nm時緊密間距銅線的電阻和可靠性問題凸顯，變得越來越具有挑戰性，IMEC展示了不同的解決方案。一種選擇是將Cu與薄的擴散阻擋層（例如氮化鉭（TaN））和襯墊（例如Co或Ru）結合使用；另一種是用Co取代Cu。經過對電阻和可靠性行為的仔細評估之後，IMEC邁出了將傳統金屬化擴充套件到3nm技術節點的第一步。

值得指出的是，這項研究是與IMEC的主要納米互連計劃合作伙伴合作完成的，包括GlobalFoundries、華為、英特爾、美光、高通、三星、SK海力士、閃迪/西部資料、索尼、東芝和臺積電。

而就在前幾天有報告稱，IMEC和光刻機霸主ASML計劃成立一座聯合研究實驗室，共同探索在後3nm節點的納米級元件製造藍圖。據悉，IMEC和ASML之間已經建立將近30年的長期合作關係，此次雙方合作是一項為期五年計劃的一部分，將分為兩個階段：第一階段是開發並加速極紫外光(EUV)技術匯入量產，包括最新的EUV裝置準備就緒。第二階段將共同探索下一代高數值孔徑(NA)的EUV技術潛力，以便能夠製造出更小型的納米級元件，推動3nm以後的半導體微縮製程。

據悉IMEC重點投入的三個主要的研究領域旨在解決包括光阻技術、光罩的防塵薄膜技術以及製程最佳化的3nm製程挑戰。

照這一進度，或許3nm的實現指日可待，但現在還不是時候。

成功模式？

需要指出的是，半導體制造其實只是IMEC的七大主業之一。

成立於1984的IMEC經過幾十年的發展，一直秉承「研究開發超前產業需求3～10年的微電子和資訊通訊技術」的使命，已發展成為一個全球領先的國際化微電子研究機構。研究方向主要聚焦於七大領域，除半導體制造工藝外，還集中在IC設計、新材料與器件、微系統、太陽能電池、無線通訊和生物電子，為全球半導體產業技術開發、成果轉化、人才培養做出了重要貢獻。

在商業模式上，隨著IMEC業務的發展，已有八成以上收入來自產業界，尤其是在半導體工藝領域，創造了無數個世界第一。人數也從最初成立時不到七十人，一躍上升到目前的4000多名。

那麼，這又是如何練就的呢？

一方面，IMEC一直走在產業前沿，其研究成果大多屬於戰略性先導技術，通常以此為基礎通過轉化，實現其最大的價值。另一方面，通過靈活的合作模式來獲得持續性發展。

據介紹，IMEC與產業界技術合作模式經過長期實踐，主要有一是雙邊技術合作、轉讓與授權；二是極其明特色的IMEC工業聯盟專案（IIAP:industrialaffiliationprogram）。這類專案通常由幾十家有競爭關係的企業參與，合作開發共性技術。專案組採用「民主集中制」——IMEC擁有決策權，同時充分聽取各家企業的意見。這些企業都向IMEC支付了會費和年費，因此會說出真實想法。掌握各方資訊的IMEC常常能做出事後被證明正確的決策，而且效率很高，開一天會就能做出一個決定。決策失誤的情況也會發生，但一旦出現錯誤徵兆，就有企業向IMEC提出，避免其在錯誤的道路上愈行愈遠。

從1999年至今，工業聯盟專案發展迅速，集聚了裝置、材料、軟體供應商，晶片生產商，晶片設計商和系統商等產業鏈上中下游企業，形成具有自主擴張能力的生態系統。因為有眾多企業的參與和資金支援，IMEC有實力重金購買全球頂尖的研發裝置。其中，耗資20億美元打造的12英寸矽片研發線，在全球獨一無二，是微電子企業研發共性技術的利器。

除上述主要的合作模式之外，另一方面IMEC還通過孵化的方式發展。如果有些技術非常有市場前景，但市場上沒有企業願意參與，IMEC會將部分成果通過孵化公司的方式實現商業化，將公司直接推向市場，並且將相關技術以一次性買斷的方式轉讓給子公司，以換取子公司5%～15%的股權，由IMEC成立的股權公司統一管理；同時，IMEC還對孵化的子公司提供種子資金和基礎設施。

拓展合作

作為國際知名的國際化微電子研究機構，IMEC與國內IC業在技術、人才等層面的合作也在深入。

人才作為是中國IC內最大的短板之一，集微網曾報道過國內IC內人才缺口的問題，每年高校畢業800萬人，而晶片專業不足2萬，並且有20%的人才流失；2017年我國IC業現有人才存量約為40萬人，人才缺口達32萬人。而解決人才困局的兩大維度之一就是培養人才。

在這方面，IMEC一直通過多種渠道，比如國家各部委、高校科研院所等，為晶片設計、製造等相應專業領域提供高水平的培訓。

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