12月7日，采用三星10nm工藝制造的高通骁龍835跑分遭到曝光。就在一天後(hòu)，即2016年12月8日，采用台積電10nm工藝制造的華爲麒麟970也遭到媒體曝光。此前，英特爾宣稱，將(jiāng)于2017年發(fā)布采用自家10nm工藝制造的移動芯片，格羅方德也聲稱自研10nm工藝。

　　四家芯片巨頭紛紛進(jìn)入10nm芯片領域，預示著(zhe)芯片界的競争程度提升到新等級。那麼(me)，芯片界的這(zhè)場“戰争”會(huì)結束嗎，芯片的未來又在哪裡(lǐ)呢？

　　芯片集成(chéng)度仍將(jiāng)持續提高

　　1995年起(qǐ)，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(jiāng)到來的10nm，芯片的制程工藝不斷發(fā)展，集成(chéng)度不斷提高，這(zhè)一趨勢還(hái)將(jiāng)持續下去。

　　2016年12月8日，台積電聲稱，將(jiāng)在2017年初開(kāi)始7nm的設計定案，并在2018年初量産，對(duì)5nm、3nm和2nm工藝的相關投資工作也已開(kāi)始。此前，三星購買了ASML的NXE3400光刻機，爲生産7nm芯片作準備，并計劃在2018年上半年實現量産。

　　雖然在矽晶體管的尺寸縮小到一定程度時會(huì)産生量子效應，導緻晶體管的特性難以控制。不過(guò)，短期内，縮減制程尺寸，提高芯片集成(chéng)度仍是芯片廠商推動芯片向(xiàng)前發(fā)展的方向(xiàng)，7nm、5nm、3nm、2nm工藝將(jiāng)一步步加劇芯片廠商之間的競争。

　　新技術將(jiāng)得到應用

　　除了FinFIT技術外，三星、英特爾等芯片廠商近些年紛紛投入到FD-SOI（全耗盡絕緣體矽）工藝、矽光子技術、3D堆疊技術等的研究中，以求突破FinFET的制造極限，擁有更多的主動權。各種(zhǒng)新技術中，猶以3D堆疊技術爲研究重點。

　　3D堆疊技術通過(guò)在存儲層上疊加邏輯層，將(jiāng)芯片的結構由平面(miàn)型升級成(chéng)立體型，大大縮短互連線長(cháng)度，使得數據傳輸更快，所受幹擾更小。

　　目前，這(zhè)樣(yàng)的3D技術在理論層面(miàn)已有較大進(jìn)展，并在實踐中得到初步應用。2013年，三星推出了3D圓柱形電荷捕獲型栅極存儲單元結構技術，垂直堆疊可達24層。同年，台積電與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，使用該技術的存儲芯片目前已經(jīng)量産。

　　新技術的誕生，爲當下芯片開(kāi)辟了全新的發(fā)展領域，這(zhè)也勢必加劇芯片廠商的競争程度。

　　新材料將(jiāng)進(jìn)入芯片領域

　　目前，制造芯片的原材料以矽爲主。不過(guò)，矽的物理特性限制了芯片的發(fā)展空間。2015年4月，英特爾宣布，在達到7nm工藝之後(hòu)將(jiāng)不再使用矽材料。

　　III-V族化合物、石墨烯等新材料爲突破矽基芯片的瓶頸提供了可能(néng)，成(chéng)爲衆多芯片企業研究的焦點，尤其是石墨烯。

　　相比矽基芯片，石墨烯芯片擁有極高的載流子速度、優異的等比縮小特性等優勢。IBM表示，石墨烯中的電子遷移速度是矽材料的10倍，石墨烯芯片的主頻在理論上可達300GHz，而散熱量和功耗卻遠低于矽基芯片。麻省理工學(xué)院的研究發(fā)現，石墨烯可使芯片的運行速率提升百萬倍。

　　制約石墨烯芯片的最大因素是石墨烯的成(chéng)本問題，不過(guò)随著(zhe)制作工藝已逐漸成(chéng)熟，石墨烯的成(chéng)本呈下降趨勢，石墨烯芯片量産的日子也不會(huì)太遠。2011年底，甯波墨西科技建成(chéng)年産300噸的石墨烯生産線，每克石墨烯銷售價格隻要1元。2016年4月，華訊方舟做出了石墨烯太赫茲芯片。

　　新材料爲芯片的發(fā)展提供了全新的方向(xiàng)，具有極大的潛力，已成(chéng)爲芯片廠商把控未來趨勢、占領制高點的必争領域，而這(zhè)也將(jiāng)使得芯片廠商之間的競争日益複雜。

　　從芯片誕生至今，芯片領域的創新從未停止，各廠商之間的競争也從未停歇。應變矽技術成(chéng)就了90nm時代，一種(zhǒng)栅介質新材料成(chéng)就了45nm時代，三栅極晶體管成(chéng)就了22nm時代，FinFET技術成(chéng)就了當下的芯片時代。

　　未來， 3D堆疊等新技術、石墨烯等新材料將(jiāng)持續推動芯片領域的創新與發(fā)展，芯片廠商之間的競争領域也將(jiāng)延伸，從智能(néng)手機擴展到互聯網汽車、VR、人工智能(néng)等，競争將(jiāng)日趨複雜和激烈。人類對(duì)科學(xué)無盡的探索，將(jiāng)使得芯片行業的這(zhè)場“戰争”繼續下去。