在 2 奈米及以下工藝水平,摩爾定律意味著更多,但更多也意味著更少。
理論上,在光刻膠大小的晶片上整合的電晶體越多,晶片處理資料以及在儲存器和晶片之間來回傳輸資料的速度就越快。但理論與現實正在出現偏差。
從歷史上看,實現這一目標的最佳方法是縮小電晶體、導線和儲存單元的尺寸。但在 2 奈米及以下製程工藝下,這種方法面臨嚴峻挑戰。導線非常細,導致 RC 延遲成為一個重大難題。作為快取主要手段的 SRAM 尺寸縮小,在數字邏輯電路的縮小方面遠遠落後。這反過來又限制了單個光罩大小的晶片上可容納的儲存容量。此外,由於工藝偏差,在晶圓廠中實現相同的良率也變得更加困難,因為工藝偏差可能出現在數百甚至數千個插入點以及製造過程中使用的數十種工具上。
任何製造工藝都存在一定程度的偏差,但在2奈米製程中,偏差的程度及其成因都在增加。由於金屬層和襯底越來越薄,容易發生翹曲,導致凸點無法完全連接;此外,為確保晶片可靠性而需要的數十道工序也可能削弱或損壞脆弱的互連結構或材料。晶片製造裝置本身存在偏差,原材料和晶圓也同樣如此。其結果是,雖然晶片上的電晶體和互連數量更多,但缺陷率也更高。成本上升,良率下降。