半導體的微細化進程的一些現象顯示快要觸及「極限」了。智慧型手機等最先進終端機已經開始使用4奈米（奈米爲10億分之1米）產品和5奈米產品。基於微細化的性能和整合度的提升是否很快就會達到極限？記者就此採訪了曾在企業從事半導體開發的東京工業大學若林整教授。
東京工業大學的若林整教授
——各公司的最先端產品目前情況如何？
「韓國三星電子的4奈米產品已經應用於該公司的智慧型手機‘Galaxy’。臺積電（TSMC）的5奈米產品也得到了美國蘋果公司智慧型手機和個人電腦的大量採用。」
——TSMC公佈了年内量產3奈米產品的方針。
「隨着微細化的隊形變換，量產技術越來越難確立，不僅是日本企業，美國英特爾也掉隊了，被韓臺企業寡頭壟斷的情況日益加劇。TSMC的5奈米產品由於電晶體使用比硅更容易導電的硅鍺材料，所以即使與三星的4奈米產品相比其性能也非常高。從技術競爭的角度來看，似乎沒有急於推進大量生產3奈米產品的必要性。今後將主要取決於三星的企業動向，（TSMC）有可能會戰略性推遲3奈米產品的投放。」
——要想製造更高性能的半導體，什麼將是最重要的？
「截止到三星的4奈米產品和TSMC的3奈米產品，電晶體都採用的是名爲‘FinFET’的空間結構。三星宣佈從3奈米產品開始，TSMC宣佈從2奈米產品開始採用‘奈米片’結構。奈米片的量產技術目前尚未確立，都有哪些企業將會怎樣製造備受關注。」
——率先實施奈米片結構的企業會不會壟斷市場？
「積體電路的開發始終處於各公司相互競爭狀態，一家公司單獨擁有脫穎而出的獨特技術的可能性幾乎不存在。FinFET和之前的開發各家公司的步調也是基本一致的。」
「企業之間經常交叉賦權專。各公司會累積在最新技術中各擁有多少專利，根據其數量相互給付費用。奈米片的開發應該也是這樣。」
——硅結晶的最小單位爲0.5奈米。微細化能達到什麼程度？
「電路線寬低於5奈米左右時，就會發生名爲穿隧效應的量子力學現象。電子會穿過絕緣膜等，不再具有半導體功能。作爲產品，微細化大約會推進到1奈米左右。」
——達到1奈米水平後，性能提升就會停止嗎？
「還有透過堆疊電晶體形成雙層構造來提高性能的技術。目前正起動各種智慧，研究微細化以外提高性能的方法。」
爲不斷變化的技術潮流做好準備
伴隨着半導體已經微細化至數奈米程度，未來微細化的速度可能會放緩。日本已邀請TSMC在熊本縣建立新工廠，但初期只量產略顯落後於時代的20奈米級工藝產品。爲了逐漸生產高性能半導體，日本還在繼續操作推進招商，等比縮小與世界的差距非常重要。
另一方面，微細化接近心極限的話，提高性能就要越來越多地依賴其他方法。堆疊半導體晶片形成三維構造的方法，以及將多枚晶片置於同一個封裝中，作爲一個產品發揮功能的「小晶片（Chiplet）」法都備受期待。
還有一種可能，各公司都使用自家的專用晶片。谷歌等美國科技公司已開始陸續開發自家晶片。日本需要做好準備及時因應全球技術潮流的變化，並提高存在感。
日文：大越優樹、《日經產業新聞》，2022/6/6
中文：JST客觀日本編輯部
