半导体业何去何从(中)
比较引起注意的是,美国贝尔实验室的一个研究小组日前宣布开发出一种具有高度商业化潜力的电子束加工制程技术。和传统的光束比较,电子束的好处是波长极短,可以达到高精确度的加工要求。例如,电子束的波长通常只有几万亿分之一米,只有传统光束波长的百万分之一,成为晶片微小化的有力工具。
尽管利用电子束做晶片制程加工的工具并非新发明,不过贝尔实验室这项研究成果却使得电子束加工变得具有商业化量产的潜力。传统以电子束做晶片加工的做法是,将高能电子束当成极精细的刻刀,一笔一画刻划出所需的图案,需要耗费相当长的时间才能完成一个晶片。
相较下,贝尔实验室所开发的技术不仅有电子束的精确度,更有传统光罩式加工的便利,关键在于研究人员所开发的特殊材料光罩及磁性聚焦设备。晶片微细化成本高昂
贝尔实验室的报告指出,利用这项新电子束加工技术,可以在两年后将半导体制程技术推进到0.08微米的境界,不仅在技术上向前跃进了四个世代,更意味着每一晶片所容纳的晶体管数目,将进入以10亿个晶体管为单位。
如果一切如贝尔实验室所预料,晶片技术仍有很大的发挥空间,但问题是,微细化的加工技术并非晶片未来发展的唯一障碍,更大的限制将还是来自材料与电气特性本身,以及高昂的成本。中央研究院院士、同时也是半导体国家实验室主任张俊彦认为,要做到单一晶片内容纳更多电晶体元件、更快速的运作速度,必需要继续降低晶片运作的电压,以及克服材料本身的电气特性限制等等,晶片制程技术的突破将会愈来愈困难。
经济层面来看,美国半导体协会曾发表一项报告指出,在可预测的未来,要将半导体晶片内的电子元件缩小为原来一半,成本将是原来的5倍。因此,寻求更微细化的晶片技术过程,即将面临最大瓶颈可能是经济上的限制,而非物理上的限制。
另一方面,随着传统半导体晶片技术的发展,相对也使得人们对于晶片的信息储存容量、处理能力、处理速度、能量消耗等性能方面的要求愈来愈高,胃口愈来愈大。最明显是,晶片虽然在执行运算的能力远超过人类,但在其他的智能、判断、知觉等方面的能力,却是奇低无比,并且进展缓慢,使得科学界开始质疑:目前这种以半导体为材料的电气运算模式是否为人工信息处理的唯一选择?如果答案是未定,那么其他的选择在哪里?人类本身可能就是最好的线索。
从系统观点来看,生物的生命活动,本质上就涉及极为复杂的信息处理过程,如果说包括人类在内的生物可以靠着本身的生化分子来完成如此复杂的信息处理过程,同样道理,生化分子材料应该也能够做为信息处理的晶片。以人类的视觉为例,这是任何现有电脑影像技术所望尘莫及的。因此就单纯的推测,生化晶片的潜力应该远大于半导体晶片。(中)

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