半導體即將進入2nm時代 化學品、材料公司喊話：我們的作用將更大
趕在2023年底，荷蘭曝光機龍頭ASML交付了首台High NA EUV曝光機給Intel，意味著全球半導體行業朝著2nm邁出關鍵的一步。隨著Intel信誓旦旦地表示2024年將進入2nm量產，投資市場也在緊張關注半導體行業的機會。
不過就在市場聚焦於一眾曝光機生產商、晶片生產商時，多家材料和化工廠商開始跳出來提醒投資者們：在2nm時代，我們的作用將更加重要！
此話怎講？
在最新公布的採訪中，美股上市公司英特格（Entegris）的首席技術長詹姆斯·歐尼爾提到，在當前實現先進生產技術的過程中，佔據舞台中心的不再是製造晶片的機器，而是先進材料和清潔解決方案。
歐尼爾表示：「三十年前，一切都與曝光機使電晶體變小（提高性能）有關，到了今天，宣稱材料創新是提高性能的主要驅動力會是一個堅實的主張。」
德國默克集團（Merck）的電子業務首席執行長Kai Beckmann雖然話講得沒有那麼直接，但也認可了這種觀點。Beckmann表示，現在電子行業正在從過去二十年裡依靠工具推進技術的時代，轉向所謂「材料時代」的下一個十年。
對於有望在2025年大規模量產的2nm晶片而言， 晶片的設計本身正變得更加複雜。在人類突破22nm節點時，傳統的平面型電晶體開始被鰭式結構（FinFET）代替，到了3nm節點，全環繞柵極電晶體（Gate-All-Around FET）又成為了業界的首選方案。從示意圖上也能看出，現在晶片里的電晶體正在以更加複雜的方式堆疊。
儲存晶片那一塊就更容易解釋了，三星、SK海力士和美光等廠商正在3D NAND領域展開競爭——比誰的晶片疊層更多。目前這三家公司生產的晶片層數已經能疊到230層，正努力在1至2年內突破300層。堆疊的層數更多，儲存的容量也就更大。與此同時，業內也在積極探索3D快閃記憶體晶片的發展。
在這兩個領域取得進一步的發展不僅需要更加複雜的曝光機，還需要全新的尖端材料。
歐尼爾將應用於3D電晶體的化學品比喻為「坐在直升機上給紐約市噴漆」——需要能夠控制噴在建築頂部、側面和水平街道上的材料屬性，完事兒後還要有清理街道的能力。對於GAA等新的電晶體結構而言，也需要開發新的創新材料，確保均勻地覆蓋頂部、底部和側面。目前材料行業正在想辦法從原子尺度上實現這一點。
化學品變得更加重要的另一個原因是基於生產的良率，這對於晶片公司的商業競爭力至關重要。歐尼爾表示，高純度化學品對於確保無瑕疵的生產和最小化缺陷至關重要。
Beckmann也舉了另一個例子：當前晶片製造過程中，銅被廣泛用作導電層，但為了製造更小更先進的晶片，行業正在探索像鉬這樣的新材料。
當然，創新這兩個字與便宜通常沒有關係。根據目前業界的預期，單個2奈米晶圓的成本可能高達3萬美元，比起目前最尖端的iPhone 15 Pro處理器（3nm）高出50%。與目前的AI行業類似，強者愈強很有可能仍是這個行業的基調。
英特格的首席執行長伯特蘭·洛伊總結稱，這是一個高度資本密集的行業。他預計相同的趨勢將延續——體量較大的公司將變得更強大，並且願意繼續投資，因為這將是他們競爭優勢的來源。
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