一個産業發展到成熟時期，就會将更多傳統上的重點放在生産和市場問題上，半導體行業也自然不會例外。

早期的盈利策略是走發明的途徑，也就是總要把最新和最先進的芯片搶先推向市場，以獲得足夠的可支付研發和設計費用的利潤。這種策略帶來的利潤可以克服良品率和低效率的問題。工藝控制上的技術競争和改良把更多工業的重點轉移到了産品問題上。幾個主要的産能因素是：自動化、成本控制、工藝特性化與控制、以及人員效率。

晶圓工廠的投資十分巨大（10~30億美元并且随着技術的不斷推新，成本也一直在上升），其設備和工藝開發同樣耗資巨大。在研發0.35um以下的技術時，X射線和深紫外線（DUV）光刻或傳統光刻技術的改進都是巨大的開銷，同樣，在生産中也開銷巨大。

半導體協會技術發展路線圖（ITRS）的挑戰是要求生産下一代芯片的許多工藝還處于未知或非常原始的開發狀态。

然而，好消息是産業正沿着演變的曲線而不是依靠革命性的突破向前推進。工程師在學會如何以技術飛躍來解決問題之前，正從工藝過程中挖掘生産力。這是工業成熟的另外一個信号。

主要技術改變就是銅連線。鋁連線在幾個方面顯現出局限性，特别是和矽的接觸電阻。銅是一種較好的材料，但它不易沉積和刻蝕，如果它接觸到矽，會對電路造成緻命的影響。IBM開發出了實用的銅工藝，并在20世紀90年代幾乎立刻被業界所接受。

一、納米時代的到來

相信大家對微觀技術的第一感覺就是“微小”，但是一般人對于微小的概念還停留在“肉眼可見”的程度。但是，在半導體領域，這個“微小”用“微米”、“納米”來衡量。

特征圖形尺寸和栅條的寬度以微米（micrometer）來表示，如0.18um。納米（0.001um）正在被廣泛推廣，上面的寬度是180nm。

在半導體協會的國際技術發展路線圖（ITRS）中，對半導體通向未來納米的道路做了描繪。栅條的寬度到2016年達到10nm或更小，雖然這個規劃略有偏差，但是今年年初，台積電的7nm生産線已經投入生産。一旦元器件到達這些量級，器件的工作部分僅由幾個原子或分子組成。

上面的過程看似非常的合乎事物發展規律，并且看起來是順理成章的事情，但是其過程并非想象的那樣容易。随着器件尺寸變得更小，會有一系列可以預見的事情，其優點是更快的運行速度和更高的密度。然而，更小的尺寸要求更潔淨的環境、增加工藝控制、更精密的圖形化設備及更多的事項。

晶圓的直徑将會達到450mm以上，工廠的自動化水平也将遍及到機器之間，并且帶有集成工藝監測系統。更多高水平的工藝将會要求更高産量的晶圓制造廠，這些工廠具有更精密的工藝自動化和工廠管理。這些大工廠的成本将高達100億美元。來自巨大投資的壓力迫使研發和建廠的速度更快。

到2016年，半導體産業和集成電路的規模已經非常之大，到今年的7nm、5nm工藝的研發，半導體産業的尺度逐漸逼近矽晶體管物理上的極限。矽以後的生産材料還沒有确定，但是産業将持續成長。并非所有集成電路必須使用最先進的技術。電冰箱、汽車、微波爐等産品不太可能使用最新的尖端器件。新材料正在實驗室中研發。化合物半導體，如镓/砷化物就是候選者。

“納米”這個術語的另一個用法是一種建立非常小的結構的方法，又稱為納米技術（nano-technology）。它是基于碳平面晶體結構的發現，其形狀像一個空管（納米管）。這些結構具有許多應用前景。在半導體技術中，這些碳原子能被摻雜，擔當電子器件的角色，最終形成電子電路并對太陽能器件制造商是非常有吸引力的。

可以毋庸置疑地說，随着材料和工藝的不斷向前推進，半導體産業将繼續是主導産業；還可以說，集成電路的使用将持續以未知的方法改變我們的世界。

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