近日，采用三星10nm工藝制造的高通驍龍835跑分遭到曝光。就在一天后，即2016年12月8日，采用臺積電10nm工藝制造的華為麒麟970也遭到媒體曝光。此前，英特爾宣稱，將于2017年發布采用自家10nm工藝制造的移動芯片，格羅方德也聲稱自研10nm工藝。

　　四家芯片巨頭紛紛進入10nm芯片領域，預示著芯片界的競爭程度提升到新等級。那么，芯片界的這場“戰爭”會結束嗎，芯片的未來又在哪里呢？

　　芯片集成度仍將持續提高

　　1995年起，芯片制造工藝從0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.15μm、0.13μm，發展到90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、14nm，再到即將到來的10nm，芯片的制程工藝不斷發展，集成度不斷提高，這一趨勢還將持續下去。

　　2016年12月8日，臺積電聲稱，將在2017年初開始7nm的設計定案，并在2018年初量產，對5nm、3nm和2nm工藝的相關投資工作也已開始。此前，三星購買了ASML的NXE3400光刻機，為生產7nm芯片作準備，并計劃在2018年上半年實現量產。

　　雖然在硅晶體管的尺寸縮小到一定程度時會產生量子效應，導致晶體管的特性難以控制。不過，短期內，縮減制程尺寸，提高芯片集成度仍是芯片廠商推動芯片向前發展的方向，7nm、5nm、3nm、2nm工藝將一步步加劇芯片廠商之間的競爭。

　　新技術將得到應用

　　除了FinFIT技術外，三星、英特爾等芯片廠商近些年紛紛投入到FD-SOI（全耗盡絕緣體硅）工藝、硅光子技術、3D堆疊技術等的研究中，以求突破FinFET的制造極限，擁有更多的主動權。各種新技術中，猶以3D堆疊技術為研究重點。

　　3D堆疊技術通過在存儲層上疊加邏輯層，將芯片的結構由平面型升級成立體型，大大縮短互連線長度，使得數據傳輸更快，所受干擾更小。

　　10nm芯片后 “芯”的戰爭還得這樣繼續下去

　　目前，這樣的3D技術在理論層面已有較大進展，并在實踐中得到初步應用。2013年，三星推出了3D圓柱形電荷捕獲型柵極存儲單元結構技術，垂直堆疊可達24層。同年，臺積電與Cadence合作開發出了3D-IC的參考流程。2015年，英特爾和美光合作推出了3D XPoint技術，使用該技術的存儲芯片目前已經量產。

　　新技術的誕生，為當下芯片開辟了全新的發展領域，這也勢必加劇芯片廠商的競爭程度。

　　新材料將進入芯片領域

　　目前，制造芯片的原材料以硅為主。不過，硅的物理特性限制了芯片的發展空間。2015年4月，英特爾宣布，在達到7nm工藝之后將不再使用硅材料。

　　III-V族化合物、石墨烯等新材料為突破硅基芯片的瓶頸提供了可能，成為眾多芯片企業研究的焦點，尤其是石墨烯。

　　相比硅基芯片，石墨烯芯片擁有極高的載流子速度、優異的等比縮小特性等優勢。IBM表示，石墨烯中的電子遷移速度是硅材料的10倍，石墨烯芯片的主頻在理論上可達300GHz，而散熱量和功耗卻遠低于硅基芯片。麻省理工學院的研究發現，石墨烯可使芯片的運行速率提升百萬倍。

　　制約石墨烯芯片的最大因素是石墨烯的成本問題，不過隨著制作工藝已逐漸成熟，石墨烯的成本呈下降趨勢，石墨烯芯片量產的日子也不會太遠。2011年底，寧波墨西科技建成年產300噸的石墨烯生產線，每克石墨烯銷售價格只要1元。2016年4月，華訊方舟做出了石墨烯太赫茲芯片。

　　新材料為芯片的發展提供了全新的方向，具有極大的潛力，已成為芯片廠商把控未來趨勢、占領制高點的必爭領域，而這也將使得芯片廠商之間的競爭日益復雜。

　　從芯片誕生至今，芯片領域的創新從未停止，各廠商之間的競爭也從未停歇。應變硅技術成就了90nm時代，一種柵介質新材料成就了45nm時代，三柵極晶體管成就了22nm時代，FinFET技術成就了當下的芯片時代。

　　未來， 3D堆疊等新技術、石墨烯等新材料將持續推動芯片領域的創新與發展，芯片廠商之間的競爭領域也將延伸，從智能手機擴展到互聯網汽車、VR、人工智能等，競爭將日趨復雜和激烈。人類對科學無盡的探索，將使得芯片行業的這場“戰爭”繼續下去。