继IBM宣称采用GAA架构试产2nm芯片还没“上头条”太久，台积电又联合台大、麻省理工宣布研发出一种新型半导体材料——半金属铋，在1nm以下制程获得重大突破。

细究起来，其实IBM和台积电路线不一，但效果是“殊途同归”。

正如半导体行业人士陈穰所言，IBM的2nm试产是通过改进结构实现，而台积电的1nm更多是采用新材料改进了互联接触点。

从结构来看，随着特征尺寸的不断缩小，栅极对于沟道的控制能力减弱，则必须引入新的器件结构以满足晶体管的要求。

工艺的进阶历程也可看到这一趋势：平面工艺晶体管的特征尺寸缩小过程持续了数十年，之后难以为继；到了2013年下半年16/14nm节点正式引入FinFET，然而FinFET仅仅维持了10年不到，好似又一次走到了路的尽头，但这次另一个英雄站出来了，这就是GAA架构。2020年左右3nm节点就有可能已转入GAA，三星已推出了改良版环绕型晶体管结构MBCFET。

IBM这次发布的2nm与其说是在抢占更高制程的高地，倒不如说是在实验GBA架构的可行性。从IBM的态度来看，GAA架构应该表现不俗，芯片制程又一次迎来了技术危机，也又一次打破了技术危机，摩尔定律再一次得到延续。

而台积电的1nm则是从金属互联层入手解决问题。从摩尔定律的核心来看，离不开物理极限、散热和成本，而关键是散热。

想想看，几百个晶体管集成在仅指甲盖大小的空间中，任何电流经过都不可避免地带来发热，晶体管数量翻倍带来的巨大发热量，导致芯片内部会变成一个大火炉，如何让晶体管数量的翻倍与发热量巧妙地“平衡”可以说是业内一直努力的方向。

陈穰进一步介绍，发热来自两个部分，一是晶体管本身工作时带来的热量，第二是金属互联层带来的热量。因而业界一直两路并进，一方面在寻找各种性能更佳、可替代硅晶体管的材料。另一方面就是寻找现有金属互联层的替代材料，包括阻挡层、接触点材料等。

金属互联层的作用是可将所有晶体管的源端、漏端、栅极链接起来，以统一控制各个晶体管进行高速运算。

如今，金属互联层已从6英寸制程的铝互联，进阶到8英寸的钨，到12英寸工艺则大量使用铜互联，14nm以下英特尔则开始尝试用钴。而台积电宣布用“铋”材料来解决金属互联问题或在未来获得成功。

陈穰谈及，新材料的实用化还需不断探索，中间会有不小的难度，比如如何将铋沉积等需着力解决。

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