IBM与泛林集团(Lam Research)宣布达成一项为期五年的合作协议,双方将联合研发适用于1纳米以下逻辑芯片制程的材料、制造工艺及高数值孔径极紫外(High-NA EUV)光刻技术。此次合作是双方长期伙伴关系的进一步拓展,核心目标为下一代逻辑芯片打造可量产的技术路径,破解先进制程持续微缩的行业难题。

IBM 与泛林集团高管签约握手的官宣合影
十年合作再升级,剑指1纳米以下制程核心挑战
此次合作建立在双方十余年联合研发的基础之上,此前二者曾携手推动7纳米早期技术、纳米片晶体管架构及基于极紫外光刻的制程节点落地。根据新协议,IBM与泛林集团将通过研发新型材料、先进刻蚀与沉积技术,以及下一代光刻工艺,推动逻辑芯片制程向1纳米以下节点持续微缩。
IBM半导体部门总经理、IBM研究院混合云副总裁穆克什·卡雷(Mukesh Khare)表示,此次拓展合作旨在攻克新一轮制程微缩的核心难题。他指出:“十余年来,泛林集团一直是我们的核心合作伙伴,为逻辑芯片微缩和器件架构突破作出重要贡献,包括纳米片架构,以及IBM2021年发布的全球首款2纳米节点芯片。如今我们扩大合作,致力于解决高数值孔径极紫外光刻和1纳米以下节点落地的相关技术挑战。”
整合核心研发资源,攻坚光刻与器件集成技术
该联合研发项目整合了IBM位于纽约州立大学奥尔巴尼纳米技术中心(NY Creates Albany NanoTech Complex)的半导体研发基础设施,以及泛林集团的全套制程设备组合。泛林集团将提供多款先进制造设备,包括适用于极紫外光刻的Aether干法光刻胶技术、Kiyo和Akara刻蚀平台,以及Striker和ALTUS Halo沉积系统。
双方研发团队将搭建并验证适用于纳米片、纳米堆叠晶体管架构及背侧供电技术的完整工艺路线,核心目标是实现高数值孔径极紫外光刻图案向器件层的高良率可靠转移,为下一代逻辑芯片节点打造可量产的微缩方案。
泛林集团首席技术官兼可持续发展官瓦希德·瓦赫迪(Vahid Vahedi)表示,此次合作折射出行业向集成式微缩策略转型的大趋势。他称:“随着行业迈入3D微缩新时代,技术突破的关键在于将材料、工艺和光刻技术整合为一个高密度系统。我们与IBM的合作将推动高数值孔径极紫外干法光刻胶及制程技术的突破,加速为AI时代打造更低功耗、更高性能的晶体管。”

AI算力需求驱动,1纳米以下制程面临多重技术壁垒
此次两大企业的深度合作,源于半导体行业为满足人工智能和高性能计算持续攀升的算力需求,向更先进制程节点迈进的行业诉求。当前半导体行业正处于晶体管架构的转型关键期:台积电3纳米等领先量产制程仍采用鳍式场效应晶体管(FinFET)设计,即将到来的2纳米制程则将引入全环绕栅极纳米片晶体管;而1.4纳米左右的下一代制程,目标是进一步提升晶体管密度与能效。
但逻辑芯片制程向1纳米以下微缩,面临着诸多重大技术壁垒:当晶体管尺寸逼近原子尺度时,电子隧穿等量子效应会加剧漏电流,大幅增加功耗控制的难度;制程的持续微缩还要求材料工程、光刻胶技术和高数值孔径极紫外光刻实现突破性进展,而这也将显著提升设备与工艺的研发成本。
同时,芯片架构也必须同步迭代升级。在传统平面微缩触及物理极限的背景下,纳米片堆叠、纳米堆叠器件及背侧供电等技术路径,成为维持晶体管性能与能效的关键方向。IBM与泛林集团希望通过整合新型材料、先进图形化技术和下一代晶体管架构,为未来1纳米以下逻辑芯片技术打造切实可行的量产路径。
此次合作背后的半导体行业发展趋势与意义
1.先进制程微缩进入“协同研发”时代:1纳米以下制程已突破单一企业的技术研发边界,需要芯片设计企业与设备商深度绑定,整合材料、工艺、设备、架构等全链条技术,此次合作成为行业先进制程研发的典型范式。
2.High-NA EUV是先进制程核心抓手:高数值孔径极紫外光刻是实现1纳米以下制程图案化的核心技术,其干法光刻胶、图案转移良率等难题亟待破解,双方的联合研发将推动该技术从实验室走向产业化。
3.3D微缩与架构创新成制程突破关键:传统平面微缩已触及物理极限,3D化的晶体管堆叠(纳米片/纳米堆叠)、背侧供电等架构创新,成为制程微缩的核心方向,也是未来低功耗、高性能芯片的技术基础。
4.AI算力需求倒逼先进制程加速落地:人工智能的大模型训练、推理对算力的需求呈指数级增长,更高密度、更高能效的1纳米以下逻辑芯片,是支撑下一代AI算力基础设施的核心硬件,也成为半导体行业的研发核心方向。
5.设备商在先进制程中话语权提升:泛林集团作为刻蚀、沉积等核心制程设备商,其技术能力直接决定先进制程的落地进度,芯片设计企业与设备商的深度合作,凸显了设备商在先进制程研发中的核心地位。
