中国研究人员利用深紫外光刻技术开发亚 3 纳米 GAA 晶体管初步工艺

中国研究人员开发了一种早期工艺，以便在小于 3nm 的范围内使用深紫外线 (DUV) 光刻技术构建环绕栅极 (GAA) 晶体管，这可能为中国在缺乏最先进的极紫外线 (EUV) 机器情况下提供另一条通往先进芯片制造的途径。根据《Digitimes》的报道，这一工作基于中国半导体资深研究员叶天春的评论，随着美国和荷兰的出口限制持续限制中国对 ASML 最先进光刻系统的获取，中国科学院 (CAS) 表示其研究人员已经完成了使用 DUV 工具整合堆叠纳米片通道 GAA CMOS 晶体管的早期工作。

然而，这项技术仍处于早期开发阶段，尚未证明能够支持商业规模的生产。

GAA 技术的优势与挑战

GAA 架构有助于克服光刻限制。该研究专注于 GAA 晶体管，这是一种取代 FinFET 设计的架构，因为半导体制造商正朝着更小的工艺节点迈进。与 FinFET 不同，FinFET 的栅极在三侧环绕晶体管通道，而 GAA 设计则将栅极包裹在通道周围，从而提供对电流流动的更大控制。《南华早报》报道指出，CAS 团队已经使用 DUV 光刻技术整合了堆叠纳米片通道 GAA CMOS 晶体管。

来自中国科学院微电子研究所的资深研究员叶天春将这项工作描述为开发小于 3nm 设备的早期工艺路径。然而，这并不意味着中国已经展示了可生产的小于 3nm 芯片。该研究员强调，这项工作仍处于早期阶段，还需要进一步的晶圆级验证，以确定该工艺是否最终能够转移到生产线上。

中国半导体的发展背景

尽管如此，这一方法具有重要意义，因为 GAA 技术已被领先的半导体制造商采用。Samsung 已经开始大规模生产使用 GAA 技术的 3nm 芯片，而台积电则计划在 2025 年为其 2nm 工艺采用这一架构。这一研究的背景是中国对极紫外线 (EUV) 光刻技术的有限获取，这项技术被领先的芯片制造商用于生产最先进的半导体节点。ASML 的 EUV 机器使用 13.5nm 的光来在硅晶圆上图案化极小的特征。

这些系统是有史以来最复杂的工业机器之一，对现代尖端芯片的生产至关重要。出口限制阻止 ASML 将 EUV 系统出售给中国客户，因此中国半导体研究人员越来越多地探索如何从旧的 DUV 设备中提取更多性能，这包括通过新的晶体管结构、工艺技术和材料。

中国科学院正在研究这个难题的几个部分。2025 年，该研究所的研究人员开发出一种全固态 DUV 激光，能够产生 193nm 的相干光，这是先进 DUV 光刻系统使用的波长。此外，研究人员还在调查不同的设备架构和工艺技术是否能够弥补光刻技术的限制。尽管如此，中国的半导体产业仍在追求几种并行的解决方案。华为于 2026 年推出所谓的 Tau Scaling Law，这是一种基于"时间缩放"的芯片设计方法，该公司表示最终可能在 2031 年实现与 1.4nm 工艺相当的晶体管密度。

中国半导体技术的未来挑战

中国在半导体领域面临着出口限制的挑战，特别是在获取先进的极紫外线 (EUV) 光刻技术方面。这使得研究人员必须寻找替代方案，如使用深紫外光 (DUV) 技术来开发新型 GAA 晶体管。尽管目前的技术仍在早期阶段，但其潜在的应用意义重大，尤其是在全球半导体竞争日益激烈的背景下。随着其他领先厂商如 Samsung 和台积电已经在使用 GAA 技术，中国的研究进展可能会影响未来的市场格局。