电子产品开发更微型更低功耗，而7nm晶圆工艺制程的高门槛

电子产品趋势更趋向微型化和低功耗的，这也就促使晶圆代工厂工艺的升级来支持。随着晶圆工艺开发到7nm、5nm,但是设计7NM工艺的厂家不多，因为7nm晶圆工艺制程的门槛高。

为什么7nm工艺制程这么难？

在讨论7nm制程难度的时候，我们需要普及一个量子力学上的概念，这样子可以有助于我们理解为什么低制程的成本急剧提升，那就是量子隧穿效应。

 

在量子力学里，量子隧穿效应指的是，像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为，尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里，这是不可能发生的，但使用量子力学理论却可以给出合理解释。

 

如果通俗点来讲，就是说制程工艺到一定程度下，电路与电路之间的距离降低到一定程度就会出现量子隧穿效应，这些电子呈现的是一种我们所不知道的规律进行运动，于是这些不可控制的电子造成了半导体的漏电率急剧上升，有太多的能源被浪费在控制电子运动上，自然不能发挥晶体管应该有的性能，宏观上表现为处理器的发热量增加，但是性能没有太大的变化。

 

当然对于量子隧穿效应目前还没有完全能够消除的办法，毕竟这个已经属于自然规律，即使是量子力学我们也没有完全掌握，因此只能减少这种情况的发生。这就意味着制造材料需要进行重新研发，而这种尖端技术的投入可能是无底洞，投资了一大笔钱，最后获得的成果或许不进入人意，沉没成本实在太高，因此只有充足的资金才能够投入到更新的工艺制程的研发中去。

 

而实现低距离制程的还有一个重要的因素，那就是被称之为现代光学工业之花的光刻机，7nm制程的实现离不开高性能光刻机的运行，其中荷兰的ASML几乎垄断了全球顶级光刻机的份额。

 

众所周知，光刻机这种精密仪器制造成本和制造时间都十分漫长，其中ASML最新的光刻机之一的NXT2000i光刻机单台售价更是达到上亿美元，而NXT2000i光刻机也是进行7nm乃至于未来5nm制程的最佳利器，尽管光刻机售价高昂，但是追求者络绎不绝。除了台积电之外，三星和Intel也砸巨资追求这台性能出色的光刻机，在产量有限的情况下，其他的芯片工艺制造商即使拥有合适的工艺，没有性能出色的光刻机，同样不能进行优秀的代工。这也就是7nm制程芯片成本急剧提升，量产困难的另外一个原因。