- 中國研究人員開發了小於 3nm 的 GAA 晶體管初步製程。
- 該技術仍處於早期階段，尚未能支持商業生產。
- GAA 架構能改善電流控制，取代 FinFET 設計。
- 出口限制導致中國探索舊 DUV 設備的潛力。
中國研究人員開發了一種早期工藝，以便在小於 3nm 的範圍內使用深紫外線 (DUV) 光刻技術構建圍繞全閘 (GAA) 晶體管，這可能為中國在缺乏最先進的極紫外線 (EUV) 機器情況下提供另一條通往先進晶片製造的途徑。根據《Digitimes》的報導，這一工作是基於中國半導體資深研究員葉天春的評論，隨著美國和荷蘭的出口限制持續限制中國對 ASML 最先進光刻系統的獲取，中國科學院 (CAS) 表示其研究人員已經完成了使用 DUV 工具整合堆疊納米片通道 GAA CMOS 晶體管的早期工作。
然而，這項技術仍處於早期開發階段，尚未證明能夠支持商業規模的生產。
GAA 技術的優勢與挑戰
GAA 架構有助於克服光刻限制。該研究專注於 GAA 晶體管，這是一種取代 FinFET 設計的架構，因為半導體製造商正朝著更小的工藝節點邁進。與 FinFET 不同，FinFET 的閘極在三側環繞晶體管通道，而 GAA 設計則將閘極包裹在通道周圍，從而提供對電流流動的更大控制。《南華早報》報導指出，CAS 團隊已經使用 DUV 光刻技術整合了堆疊納米片通道 GAA CMOS 晶體管。
來自中國科學院微電子研究所的資深研究員葉天春將這項工作描述為開發小於 3nm 設備的早期工藝路徑。然而，這並不意味著中國已經展示了可生產的小於 3nm 晶片。該研究員強調，這項工作仍處於早期階段，還需要進一步的晶圓級驗證，以確定該工藝是否最終能夠轉移到生產線上。
中國半導體的發展背景
儘管如此，這一方法具有重要意義，因為 GAA 技術已被領先的半導體製造商採用。Samsung 已經開始大規模生產使用 GAA 技術的 3nm 晶片，而台積電則計劃在 2025 年為其 2nm 工藝採用這一架構。這一研究的背景是中國對極紫外線 (EUV) 光刻技術的有限獲取，這項技術被領先的晶片製造商用於生產最先進的半導體節點。ASML 的 EUV 機器使用 13.5nm 的光來在矽晶圓上圖案化極小的特徵。
這些系統是有史以來最複雜的工業機器之一，對現代尖端晶片的生產至關重要。出口限制阻止 ASML 將 EUV 系統出售給中國客戶，因此中國半導體研究人員越來越多地探索如何從舊的 DUV 設備中提取更多性能，這包括通過新的晶體管結構、工藝技術和材料。
中國科學院正在研究這個難題的幾個部分。2025 年，該研究所的研究人員開發出一種全固態 DUV 雷射，能夠產生 193nm 的相干光，這是先進 DUV 光刻系統使用的波長。此外，研究人員還在調查不同的設備架構和工藝技術是否能夠彌補光刻技術的限制。儘管如此，中國的半導體產業仍在追求幾種並行的解決方案。華為於 2026 年推出所謂的 Tau Scaling Law，這是一種基於「時間縮放」的晶片設計方法，該公司表示最終可能在 2031 年實現與 1.4nm 工藝相當的晶體管密度。
中國半導體技術的未來挑戰
中國在半導體領域面臨著出口限制的挑戰，特別是在獲取先進的極紫外線 (EUV) 光刻技術方面。這使得研究人員必須尋找替代方案，如使用深紫外光 (DUV) 技術來開發新型 GAA 晶體管。儘管目前的技術仍在早期階段，但其潛在的應用意義重大，尤其是在全球半導體競爭日益激烈的背景下。隨著其他領先廠商如 Samsung 和台積電已經在使用 GAA 技術，中國的研究進展可能會影響未來的市場格局。