#3奈米
重慶大學《Science》:屈服2GPa !應變誘導完全共格三相奈米結構為難熔高熵合金實現超強突破
摘要:奈米結構材料擁有優異的綜合性能,但可規模化製備塊體三維奈米晶結構仍是一項巨大難題。本文報導了在等原子比難熔合金中,通過固態相分離自組裝形成一種類介晶、完全共格的三相奈米結構。該奈米構型同時包含面心立方、體心立方、密排六方三種典型金屬晶體相,經由應變誘導相分離,以及相分離過程自身觸發的非常規相變路徑相互交織而成。該奈米結構可適配巨大的原子尺寸差異與晶格錯配,並全程保持介面完全共格與良好熱穩定性。所得合金的壓縮屈服強度超過 2 吉帕。本研究提出一種通過調控應變誘導相變路徑,在多組元複雜合金中實現奈米結構精準設計的新思路。 背景:晶粒細化是提升晶體材料性能的成熟手段。已有研究表明,當晶粒尺寸降至奈米尺度(小於 100 奈米)時,奈米晶銅、奈米輕質合金、奈米晶鎳等材料的屈服強度與硬度會遠高於粗晶同類材料。憑藉優異性能,奈米晶結構被視作高應力、強磨損工況下結構與功能器件的理想候選材料。目前學界已開發多種物理、化學、機械工藝用於製備金屬奈米結構,主流方法包含電沉積、磁控濺射、表面機械研磨處理、大塑性變形,上述工藝可製備出晶粒尺寸低於 10 nm、性能優異的材料。但這類技術普遍存在規模化製備受限的短板:僅能製備薄膜或厚度通常小於 100 微米的表層,塊體製備尺寸極少超過 1 釐米。 奈米晶材料另一大難題是熱穩定性差,即便室溫下也會發生晶粒粗化,致使優良性能衰減。現有穩定化手段包括引入低能晶界、施瓦茨極小曲面型特殊結構、溶質偏析調控,但製備這類細化組織往往需要低溫、超快速非平衡合成等極端工藝,難以實現量產。至今仍缺乏兼具熱力學優勢、可規模化製備穩定奈米晶材料的工藝。 多組元複雜合金(CCAs,高熵合金 HEAs 是其典型分支,由五種及近等原子比元素構成)在力學性能調控方面潛力巨大,可實現高強度 (21,22)、優良強塑性匹配、高斷裂韌性與優異低溫力學性能。該類合金性能可調性源於寬廣成分區間與豐富相變路徑,僅通過簡易熱處理即可精準調控微觀組織。以 HfNbTaTiZr 為代表的難熔高熵合金物相體系複雜(詳見補充材料),為微觀結構設計提供極大自由度。
兩大巨頭達成合作,劍指1奈米晶片!
IBM與半導體裝置巨頭泛林集團(Lam Research)近日宣佈達成一項為期五年的聯合研發協議,雙方將合作開發基於高數值孔徑(High-NA)極紫外(EUV)光刻技術、面向1奈米以下邏輯晶片的材料與工藝方案。這項合作將在位於紐約州奧爾巴尼的NY Creates奈米技術綜合體內的IBM研究中心進行。兩家公司已有超過十年的合作歷史,共同參與了7奈米工藝開發、奈米片電晶體架構以及早期EUV工藝整合等工作。2021年,IBM正是在這一持續合作框架下,發佈了其號稱全球首個2奈米節點晶片。此次新協議的核心,將聚焦於使用泛林的Kiyo和Akara刻蝕平台、Striker和ALTUS Halo沉積系統以及Aether乾法光刻膠技術,來驗證針對奈米片和奈米疊層器件架構以及背面供電技術的完整工藝流程。傳統EUV光刻依賴化學放大光刻膠,這類濕法材料在高NA EUV光刻機所需的更嚴格公差面前已顯吃力。而泛林的Aether技術是一種乾法光刻膠,通過氣相前驅體沉積而非旋涂,並利用基於電漿體的乾法工藝進行顯影。其金屬有機化合物對EUV光的吸收能力是傳統碳基光刻膠的三到五倍,這意味著每片晶圓所需的曝光劑量更低,有助於在先進節點保持單次曝光圖案化,從而避免採用成本更高的多重圖案化工藝。今年1月,泛林已宣佈Aether被一家領先的記憶體製造商選定為其最先進DRAM工藝的量產裝置,但未透露該製造商名稱。根據聯合公告,此次合作旨在實現將高NA EUV圖案以高良率可靠地轉移至實際器件層,並加速業界採用高NA EUV進行下一代互連和器件圖案化。在這一“轉移良率”問題上,Aether乾法光刻膠相比傳統濕法工藝具有優勢,因為從曝光到刻蝕的步驟更少,意味著在更窄的幾何尺寸下圖案劣化的機會更少。與此同時,奈米片電晶體通過堆疊多個薄矽片,可在不增加器件佔用面積的情況下提高驅動電流。公告證實,雙方團隊將建構並驗證針對奈米片和奈米疊層器件的完整工藝流程,以及背面供電技術——該技術通過晶圓背面布線,釋放正面的互連層用於訊號傳輸。公告稱:“這些能力的結合,旨在實現高NA EUV圖案以高良率可靠地轉移至實際器件層,並實現持續微縮、性能提升,為未來邏輯器件開闢可行的量產路徑。” (晶片行業)
北大連夜宣佈好消息!攻克1奈米晶片技術,中國又“換道超車”
長期以來,我們的晶片一直被西方卡脖子,高端光刻機和製程專利全被拿捏,只能跟在別人後面被動追趕。2026年2月,北大邱晨光團隊放出顛覆性成果,1奈米鐵電電晶體。這不是常規小升級,是直接更換核心材料、重構晶片架構。完全繞開EUV光刻機的限制,還實現了超低功耗與存算一體的核心突破。全套技術擁有完整自主智慧財產權,未來甚至能實現反向技術封鎖,中國晶片終於從跟著跑,變成了自己開新路。全球晶片行業幾十年,一直被西方牢牢掌控遊戲規則。他們以矽基晶片為基礎,不斷壓縮製程,把所有國家都鎖死在依賴高端光刻機的賽道里。我們就算晶片設計能力追上,製造環節還是被死死卡住,處處被動。北大團隊的成果,是真正意義上的換道超車。這款鐵電電晶體,和傳統矽基晶片原理完全不同,西方用光刻機築起的技術高牆,在這條新賽道上直接失效。這項技術最厲害的地方,是一次性解決了現代晶片的兩大致命短板。第一個是功耗過高的行業頑疾。現在AI大模型、資料中心算力越強耗電越誇張,北大這款電晶體工作電壓僅0.6伏,能耗比國際頂尖水平再降一個數量級,幾乎只有傳統晶片的十分之一。第二個是存算一體的架構革命。傳統晶片計算和儲存單元分開,大量電能浪費在資料搬運上,鐵電電晶體把儲存和計算合二為一,實現邊存邊算,從根源上解決AI算力的能耗瓶頸。這兩項優勢疊加,直接推倒了制約人工智慧發展的能耗牆。更關鍵的是,這項技術從材料、結構到製造工藝,100%中國自主研發,擁有完整的底層核心專利。未來西方想發展同類晶片,很可能繞不開中國技術壁壘,全球晶片格局直接迎來攻守易形。很多人以為1奈米需要更先進的光刻機,這是最大的誤區。北大的技術根本不走矽基精細化老路,自然徹底不需要高端光刻機,用物理原理突破替代了製程內卷。西方幾十年堆出來的壁壘,在這條新路線上幾乎沒用。目前這項成果已經完成實驗室驗證,性能達到國際頂尖水平,不是空概念,是能落地產業化的真實技術。雖然從實驗室到量產還有細節要攻克,但最核心的技術方向已經完全打通,剩下的只是時間問題。這次突破的意義,遠不止一項技術升級。過去我們一直在西方定好的賽道里跑,標準、裝置、專利全是人家說了算,再努力也受制於人。現在我們自己開闢新賽道、自己定行業標準、自己掌握核心專利,從被動追趕者變成了賽道主導者。當然我們也要保持理性,實驗室成功不等於立刻全面商用,晶片產業需要全產業鏈協同進步。但這次突破,讓我們徹底握住了發展主動權,再也不會被單一技術卡脖子。這是中國晶片打破壟斷的里程碑事件,更是中國科技自主創新、換道超車的全新起點。 (科技直擊)
請注意,攻克不等於可以量產,否則華為手机不會停留在7納米。是耶?請前輩賜教。
楠梓最富在這「里」!台積電2奈米效應引爆科技新貴移居潮
▲以高大特區為核心的藍田里是高階工程師首選,成為楠梓區內的「最富里」。隨著台積電2奈米「黃金走廊」在高雄成形,楠梓從傳統工業區翻身為全球矚目的科技新城,產業升級帶來人口結構轉變,大量工程師與高階技術人才陸續進駐,居住需求不再只是量的擴張,更是質的提升。 高階工程師們對於生活品質向來有著清晰標準:便利機能、優質學區、舒適綠意與整體環境氛圍,缺一不可。正如新竹市東區的關新里,連續多年被視為全台「最富里」指標之一,成為竹科工程師首選的豪宅聚落典範。產業與高端居住需求相互拉抬,形塑出城市最具價值的生活圈。同樣的軌跡,如今正在楠梓上演。以高大特區為核心的藍田里,憑藉完整生活機能、重劃區寬闊街廓與優質校園環境,迅速成為「外來高薪型」專業人才的關注焦點。居民平均年所得突破百萬元門檻,躍升為楠梓區內的「最富里」,也讓高大特區被視為名符其實的「真台積宅」。▲高大特區機能便利、學區優質、綠意環境氛圍佳,且通勤效率高。高階工程師唯一選擇!出門省時、回家就能放鬆為何科技新貴不約而同選擇高大特區?答案就在於「生活感」。高大特區鄰近捷運紅線的捷運楠梓科技園區站、油廠國小站與後勁站,車程約5分鐘可達,透過新台17線可快速串聯園區與市區,通勤效率非常高。相較周邊多為屋齡偏高的透天厝,高大特區屬於純新重劃區,街廓整齊、綠覆率高,建築規劃新穎,生活氛圍與舊市區截然不同。同時,特區生活機能成熟,包含藏壽司、家樂福、全聯、星巴克、特力屋等品牌陸續進駐。區域位處文教區,無工業污染,公園綠地充足,居住環境清新純粹。對重視細節與品質的高階工程師而言,這裡不只是「離公司近」,更是能真正放鬆生活、陪伴家人的地方。森林裡的家,為南台灣菁英打造生活典範在高大特區新案林立之中,遠雄建設推出指標案「遠雄一靚」,以半世紀的品牌實力與上市企業信譽,為菁英家庭打造兼具質感與機能的理想居所。「遠雄一靚」距台積電園區約15分鐘車程,臨路退縮20米,預留大片綠境空間,四季花木層層堆疊,營造如詩森林景致,給住戶更多空間、視野與隱私,展現「第一眼就看得懂」的豪宅隱奢感。2432坪超大規模基地,僅29%低密度開發,讓自然成為社區主角。導入被動式建築思維,從風向、日照、雨水等環境條件出發,順應微氣候設計,構築一座與自然共生、會呼吸的家,達到舒適、節能與減碳並行的居住標準。▲「遠雄一靚」先造森林,再蓋房子,打造區域建築新標竿。遠雄房地產行銷協理郭昱德表示,「遠雄一靚」以罕見的大尺度綠意規劃,實踐「先造森林,再蓋房子」的理想。住戶返家之際,彷彿步入一方隱於塵囂的桃源;社區以層層垂直綠化向上延展至空中花園,公設與庭院彼此串聯,鋪陳出宛如私人後庭般的生活場景。無論清晨手捧咖啡,或夜晚靜心放鬆,都能在專屬於自己的靜謐時光中,細細體會生活的從容與豐盛。再加上區域少見的渡假Villa式泳池配置,為日常注入度假氛圍,成就令人稱羨的居住環境。室內則強調客餐廚LDK開放空間,讓視野與採光通透延展,提升體感舒適度,也讓家人互動更自然溫暖。產品規劃22-36坪、2-3房格局,恰到好處地回應新世代家庭對健康、節能與生活品質的期待。當城市因科技而翻轉,家的價值也隨之重寫。楠梓不再只是產業話題,而是一座正在成形的新貴聚落。對於追求長期價值與居住質感的家庭而言,選擇的不只是房子,更是下一個十年的生活方式。「遠雄一靚」接待會館:高雄市楠梓區藍田路1001號旁洽詢專線:(07) 365-8188個案官網:https://www.fgrealty.tw/8s9nyt
舉國體制的豪賭:日本晶圓廠劍指2奈米!
全球尖端半導體製造的競爭格局迎來一位雄心勃勃的挑戰者。日本政府支援的晶圓代工企業Rapidus近日向經濟產業省提交的業務計畫顯示,該公司目標在2027年下半年啟動2奈米級晶片的量產,並在投產後的第一年內,將月產能從初期的6000片晶圓迅速提升至約25000片。這一激進擴張計畫,意味著這家新興企業試圖在短短一年內完成通常需要數年才能實現的產能爬坡,直接挑戰台積電、三星和英特爾等行業巨頭的領先地位。根據計畫,生產將在其位於北海道的千歲工廠進行。該工廠的一大特點是整合了前端的晶圓製造與後端的切割、封裝等流程。Rapidus高層表示,將前後端整合於同一設施,有助於簡化生產流程、縮短晶片從設計到交付的周期,特別是在日益重要的晶片粒(Chiplet)整合領域形成差異化競爭力。然而,要實現這一目標,Rapidus必須在技術、工程和供應鏈上面臨多重嚴峻考驗。首先,在2nm這一節點,電晶體結構將從現有的FinFET轉向更為複雜的全環繞柵極(GAA)架構,這本身就增加了製造難度。公司需要安裝並偵錯超過200台涵蓋光刻、刻蝕、沉積等環節的尖端裝置,並實現良率的快速穩定。據京都新聞報導,如何通過先進工藝控制來提升良率,被視為Rapidus面臨的最大難關。在產能從6000片快速擴張至25000片的過程中,良率的些許波動都將被急劇放大,直接衝擊毛利率和客戶信心。為攻克技術難關,Rapidus正積極借助外力,特別是來自人工智慧晶片領導者輝達(NVIDIA)的支援。輝達通用計算工程總經理蒂姆·科斯塔向日本經濟新聞證實,雙方已展開合作。輝達的GPU加速技術正被應用於計算光刻等關鍵製造環節,據稱可將相關計算速度提升數十倍甚至上百倍,這對確保2nm工藝按計畫推進至關重要。Rapidus的激進路線圖,是日本重振本土半導體製造業的國家戰略核心。在失去先進製造能力數十年後,日本正通過大規模資金注入和政策支援,力圖重回產業鏈頂端。但對一家從零起步的合同製造商而言,政府的支援並不能直接換來客戶訂單。要在25000片的月產能水平上維持健康的工廠利用率,Rapidus必須在短期內向潛在的無晶圓廠客戶證明其具備穩定、高良率的交付能力。否則,即使工廠建成,也將面臨巨大的商業化風險。隨著台積電、三星計畫在2025至2027年間量產2nm,英特爾也在力推其18A工藝,Rapidus的計畫無疑將使這一節點的競爭更趨白熱化。它能否在強敵環伺的“毫米波”時代,成功從邊緣切入並站穩腳跟,將是未來幾年全球半導體產業最值得關注的焦點之一。 (晶片行業)