半导体业何去何从（上）

【台湾《中国时报》９月２３日文章】题：半导体十蛋白质＝未来计算机？（作者李景骏）
尽管消费者经常抱怨计算机愈来愈像流行商品，才刚买不久就要面临市场淘汰；但在此同时，却又忍不住热切期待新一代产品快快问世，希望有功能更强大、运算速度更快的计算机，以更亲切、简易的方式处理更复杂的工作。这种巨大的需求力量，不仅造就了信息产品成为人类有史以来成长最快速的产业，更带动一场全球性的激烈竞赛，竞争的核心目标是在单一晶片上建构更多处理元件，竞技场也从以硅为代表的半导体领域，扩大到生化分子的世界。
对于计算机使用者而言，在晶片上集成更多处理元件所代表的意义是：更强的运算处理能力、更快的速度、更省电等等。例如，假设一个能执行两位数加法运算的逻辑电路需要两百个晶体管元件，那么在单一晶片能够容纳的晶体管数目愈多，运算的能力自然更强大。加上元件的缩小与元件间配置紧密程度，一方面使晶片运作所需要的电力更少，另一方面也可以缩短运作的时间周期。这些特性加起来就使得晶片元件的微小化成为竞争的关键所在。
以目前最普遍的个人计算机微处理器为例，第一代１６位的８０８６的晶片中，共容纳了约２．８万个晶体管，到了现在３２位以上的５８６级计算机微处理器，如“奔腾”，晶片内的晶体管元件数目已经高达５００万以上。其中赖以进步的基础就在于不断缩小晶体管元件的宽度。以产业界通用的术语，目前商业化半导体晶片制造制程技术的主流已经达到０．３５微米。晶片微小化有其极限
当然，产业界的野心绝不止于０．３５微米，更细微的图案刻蚀技术还在各地的实验室快速发展中。一般看法是，０．３５微米之后的下一代半导体制程技术是０．１８微米，接着是０．１３微米，一直到０．１微米以下。如此一来，每一晶片所容纳的晶体管数目便可近乎１０倍数以上继续增加；但这样的微小化趋势有没有极限呢？
问题是，当半导体制程准备进入０．３５微米以下的深次微米世界时，一些根本物理特性的限制也逐渐显现。最明显是曝光所用的光源。就如同笔尖的精细决定所能写出的最小字体，曝光所用的光源波长则决定了能在晶片上做出多小的晶体管元件。目前半导体工业界用来将光罩图案投影所用的光源主要为紫外线，比较先进制程所用的深紫外线，波长大约是０．２４８微米，等于也设下现有制程设备与技术所能够达到的极限。为了在单一晶片容纳更多元件，过去几年来，许多新的光源不断提出，但距离经济化大量生产都还有一大段距离。（上）