IMEC发布最新半导体工艺路线图

近日，比利时半导体研发机构IMEC发布最新中长期先进芯片工艺路线图，其中提出，传统依靠单纯缩小晶体管尺寸推进芯片性能升级的模式即将触及物理极限，未来先进半导体工艺将全面转型，以标准单元面积缩放、晶体管垂直集成、先进封装融合及系统层级协同优化为核心发展方向。同时，IMEC预判了至2038年的芯片工艺迭代路径，确认行业将稳步迈入埃米级（Å）工艺时代。

（来源：IMEC）

根据IMEC的技术规划，当前产业正处于纳米片（Nanosheet）晶体管迭代黄金期，该架构将持续沿用至2030年前后的A10（约1纳米）节点。按照迭代节奏，2028年行业将迎来A14先进工艺落地，届时芯片接触栅极间距（CPP）将缩小至45纳米，标准单元高度降至115纳米。值得关注的是，高数值孔径极紫外（High-NA EUV）光刻设备将在这一节点正式商用，成为支撑先进制程迭代的核心设备，为埃米级芯片量产奠定光刻技术基础。

路线图重点指出，2030至2031年登场的A10节点将成为传统芯片迭代的关键分水岭。在此节点之后，芯片接触栅极间距的横向微缩将陷入停滞，A10至A5世代的栅极间距将基本固定在42纳米，依靠横向缩小晶体管提升芯片密度的传统路径失效。这也意味着，单纯依赖物理尺寸缩减的摩尔定律传统迭代模式正式落幕，行业亟需全新技术突破延续芯片性能增长。

为突破横向微缩瓶颈，IMEC将CFET互补式场效应晶体管技术定为2030年代先进制程的核心解决方案，开启晶体管垂直集成新时代。据规划，2033年落地的A7节点将全面搭载CFET技术，通过p型与n型晶体管纵向堆叠的创新架构，在栅极间距维持42纳米不变的前提下，将芯片标准单元高度降至80纳米，大幅提升芯片逻辑集成密度。技术迭代脉络清晰可见，纳米片架构将覆盖2纳米至A10节点，而A7及后续更先进的埃米级工艺，将全面由CFET架构承接迭代。

面向更远期的技术迭代，IMEC预测2035至2038年，行业将迎来A5、A3（0.3纳米）极致埃米级制程节点。届时，迭代升级的新型CFET结构将实现晶体管多层纵向堆叠与精密键合技术融合，为芯片密度跃升提供核心支撑。而要达成A3节点39纳米栅极间距、50纳米标准单元高度的终极目标，除垂直集成技术外，Hyper-NA EUV超高数值孔径光刻技术将成为不可或缺的核心利器，实现极致精度的芯片光刻制造。

（来源：IMEC）

在技术标准层面，IMEC制定了先进芯片的评估体系，明确未来芯片密度不再单一依托晶体管尺寸，核心取决于标准单元面积，即单元高度与栅极间距的综合缩减幅度。伴随AI大模型、高性能计算快速普及，AI工作负载已成为半导体市场核心需求主力。顺应行业趋势，IMEC提出“异构大规模集成（HLSI）”全新发展理念，未来先进芯片系统将打破单一逻辑芯片迭代模式，实现逻辑芯片、存储芯片、供电模块、光学I/O与2.5D/3D先进封装的高度融合集成。

为落地这一技术理念，IMEC搭建“跨技术协同优化（XTCO）”框架，打破芯片设计、制造、封装、供电散热等各环节的技术壁垒，实现全系统一体化协同优化。IMEC研发副总裁Julien Ryckaert强调，随着晶体管纵向堆叠、多芯片异构封装成为行业常态，传统芯片迭代的短板转移，供电与散热问题将取代尺寸微缩，成为未来先进芯片研发最核心、最严峻的技术瓶颈。

为此，背面供电网络（BSPDN）、封装集成电压调节器（IVR）等新兴配套技术，将成为先进制程的标配，通过系统层级的协同设计优化，在不增加功耗负担的前提下，持续提升芯片算力密度与能效比。