文章來源：老千和他的朋友們

原文作者：孫千

納米技術是一個高度跨學科的領域，涉及在納米尺度上精確控制和操縱物質。集成電路（IC）作為已經達到納米級別的重要技術，對社會生活產生了深遠影響。晶體管器件的關鍵尺寸在過去數十年間不斷縮小，如今已經接近10納米甚至更小。這種技術進步使得每個芯片可以容納更多的器件，從而實現更強大的運算能力、更高的存儲容量以及更快的運行速度。

什么是納米技術？

美國國家納米技術計劃（NNI）對納米技術的定義非常寬泛，認為它是"在原子或分子尺度上操縱物質，其中至少有一個維度的尺寸在1到100納米范圍內。"這一定義并未具體闡釋納米技術的潛力或具體應用，這是有意為之的，因為定義的重點在于從尺寸的角度提供指導。更易理解的定義或許可以表述為：利用簡單且廉價的基本物質單元——原子和分子，制造具有實用價值和實際應用的產品的能力。

為了更形象地理解納米尺度：一個水分子的直徑約為0.1納米，一個葡萄糖分子的直徑約為1納米，一個典型病毒的直徑約為100納米，而一根人類頭發的直徑大約是105納米，而棒球的直徑則大約是108納米。因此，納米技術的下限，約1納米，相當于自然界中基本分子的大小。

納米技術的發展歷程：從構想到實用

納米技術的發展歷程蘊含著人類智慧的結晶與科學探索的不懈追求。

理論構想的萌芽

納米技術的理論基礎可以追溯到1959年，當時諾貝爾物理學獎獲得者理查德·費曼在其題為《底部還有很大的空間》的演講中首次系統性地探討了在原子尺度上操控物質的可能性。費曼在演講中提出了諸多具有前瞻性的設想，包括高密度集成電路、能夠觀察原子級結構的顯微鏡以及微型藥物遞送機器人等。回顧歷史，這些構想已在現代計算機芯片技術、電子顯微鏡以及智能藥物遞送系統的發展中得到了實現，證明了費曼遠見卓識的價值。

術語的誕生與概念的普及

"納米技術"一詞的正式提出要歸功于日本科學家谷口紀男教授。1974年，他使用這一術語描述了半導體領域中精確到十納米尺度的薄膜制造技術，如物理氣相沉積等工藝。然而，這一術語的提出最初并未引起廣泛關注，其真正的普及要等到更晚的時期。

1986年，埃里克·德雷克斯勒出版了《創造的引擎：即將到來的納米技術時代》一書，使"納米技術"這一概念得到了更為廣泛的傳播。德雷克斯勒受費曼演講的啟發，在書中提出了許多富有想象力的概念，如在一塊方糖大小的空間存儲整個國會圖書館的信息，或通過分子級機器在原子尺度上構建物體。盡管這些設想被部分科學家視為科幻小說式的幻想，但該書無疑激發了科學界和公眾對納米技術潛力的思考與討論。

關鍵技術的突破與發展

納米技術的實質性進展源于多項核心技術的科學突破。早在20世紀60至70年代，圖案化和成像技術的進步為納米尺度的設計與制造奠定了基礎。雖然電子顯微鏡早在1931年就由恩斯特·魯斯卡和馬克斯·諾爾發明，但該技術在隨后的幾十年里發展緩慢，主要局限于實驗室研究領域。直到1961年，圖賓根大學的莫倫施泰特和施派德爾利用電子束光刻技術成功制作出寬度小于100納米的線條，為后續技術發展奠定了基礎。

同一時期，多位研究人員開始探索電子束光刻技術在微電子器件制造中的應用。1960年，西爾萬尼亞電子系統公司的塞爾文和麥克唐納發表了《電子束技術在微電子電路中的未來》一文；次年，西屋研究所的O·韋爾斯也發表了《微電子中的電子束》的研究，進一步推動了該領域的理論發展。

里程碑

20世紀80年代見證了納米技術領域的多項重大突破。1981年，比尼格和羅雷爾在IBM蘇黎世研究實驗室發明了掃描隧道顯微鏡（STM），這一創新使觀察單個原子首次成為可能，并為此獲得了1986年的諾貝爾物理學獎。同年，比尼格及其團隊又成功研發并運行了原子力顯微鏡（AFM），進一步拓展了納米尺度觀測的能力。

材料科學領域同樣取得了顯著進展。1985年，克羅托團隊發現了富勒烯，這一成就后來獲得了1996年的諾貝爾化學獎。1991年，NEC公司的飯島澄男在電弧放電設備的碳煙中發現了碳納米管。隨后在1992年，馬加納斯工業公司的哈林頓和馬加納斯利用化學氣相沉積（CVD）工藝成功合成了碳納米管，推動了該領域的進一步發展。

納米技術史上的一個標志性事件發生在1990年11月，當時IBM阿爾馬登研究中心的唐納德·艾格勒和埃爾哈德·施韋澤利用掃描隧道顯微鏡，在鎳基底表面通過重排單個氙原子拼出了"IBM"字樣。這標志著人類首次公開展示了操控單個原子的能力，成為納米技術發展史上的重要里程碑。

納米制造：自上而下，“雕刻”的藝術

納米技術的實施通常采用兩種主要方法之一：自上而下方法。該方法通過一系列制造工藝和技術，從較大的材料中逐步雕刻、塑造并最終形成納米尺度的元件。

自上而下方法的制造過程與集成電路（IC）和微系統工業中常用的工藝密切相關。其核心技術包括：

薄膜沉積：在材料表面沉積薄膜，厚度通常僅為幾個到幾十個納米。

光刻技術：利用光敏聚合物，通過圖案化處理生成所需的結構模型。

刻蝕工藝：對光刻圖案生成的區域進行化學或物理處理，移除不需要的部分，從而形成最終結構。

以圖1為例，展示了這些技術在制造納米尺度機械諧振器器件流程中的應用。這一領域廣泛采用自上而下的方法來精確構建復雜結構，體現了其在高精度制造中的不可替代性。

圖1 采用自上而下方法實現納米技術的納米機械諧振器制造工藝流程圖

(a) 起始基底的橫截面，通常由硅等半導體材料制成。(b) 沉積薄膜犧牲材料層(如二氧化硅)后的基底橫截面。(c) 沉積薄膜結構材料層(如多晶硅)后的基底橫截面。(d) 在光刻之前，沉積光敏聚合物層(即光刻膠)后的基底橫截面。(e) 使用光刻技術曝光光刻膠，顯影光刻膠，并刻蝕結構材料層后的基底橫截面。(f) 去除光刻膠并通過各向同性刻蝕犧牲層下的多晶硅結構層以釋放器件后的基底橫截面。(g) 去除光刻膠并通過各向同性刻蝕多晶硅結構層下的犧牲層以釋放器件后的基底平面圖。此時器件可以在垂直于基底表面的方向上自由移動或振動。

Substrate (基底) SiO? (二氧化硅) Polysilicon (多晶硅) Photoresist (光刻膠)整個制作過程從一個通常由單晶硅制成的襯底開始。當前的半導體襯底已經達到了極高的平整度和光滑度，這種特性對于制作納米尺度的元件至關重要。接著，會沉積一層薄膜材料，這一層被稱作“犧牲層”，因為它不會用于最終器件中，而是作為諧振器和襯底間的支撐，在制造結束時會移除。常見的犧牲材料包括二氧化硅（SiO2）薄膜層。隨后，另一層薄膜被沉積，這一層叫作“結構層”，它將用于形成諧振器。典型的結構材料是多晶硅（也稱為“多晶硅”）。

為了沉積這些薄膜層，有多種可選工藝，例如化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（如濺射和蒸發）、原子層沉積（ALD）、旋涂及分子束外延等技術。這些技術中，有些也被歸類為“自下而上”的納米技術。

在進行圖案化之前，需要在薄膜上涂覆一層光刻膠，光刻膠是一種光敏感材料，通常通過旋涂工藝沉積。隨后，使用電子束光刻（e-beam）技術對薄膜進行圖案化。緊接著，通過干式等離子體反應離子刻蝕，對結構層進行處理并刻蝕出所需的形狀。光刻膠隨后通過等離子體灰化工藝移除，而“犧牲層”則使用氣相刻蝕劑（如氣相氫氟酸）去除。這一過程的完成，使得結構層能夠實現自由機械運動，最終形成完整的納米尺度諧振器器件。

如圖1所示，諧振器的橫截面及平面圖清晰地呈現出其制作過程的關鍵特性，譬如諧振器的寬度標記為“w”。盡管如此，須知圖1僅表明了“自上而下”方法中的一種應用場景，并不是所有納米器件制造的唯一流程。

迄今為止，“自上而下”方法最知名且在商業上極為成功的應用，可能屬最先進集成電路中的FinFET晶體管技術。FinFET全名為鰭式場效應晶體管（Field-Effect Transistor），是一種非平面金屬氧化物半導體（MOS）晶體管技術，廣泛用于當下最先進的微處理器中。這類晶體管的核心尺寸是柵極長度，而目前市場上量產的FinFET技術柵極長度已經達到了3納米級別。

備注：現代芯片制程中的"納米"數字更多是營銷術語，不能完全等同于實際的柵極物理尺寸。不同廠商的同一數字節點可能代表不同的實際特征尺寸。實際柵極物理尺寸通常大于工藝節點命名的數值。

以下是一些參考數據：14nm工藝節點：實際柵極長度約20-25nm；7nm工藝節點：實際柵極長度約16-18nm；5nm工藝節點：實際柵極長度約14-16nm；3nm工藝節點：實際柵極長度約12-14nm。

FinFET的核心特征在于其獨特的三維結構。其核心組件是從襯底表面豎立起來的單晶硅鰭狀結構，具有較高的縱橫比，正如圖2所示。其中，圖2b展示了FinFET器件拓撲結構的三維示意圖，清楚展示了這類晶體管的構造。

與傳統的MOS晶體管類似，FinFET也包含源極、漏極和柵極。然而，其區別在于，源極和漏極之間通過一個窄小、擁有高縱橫比（高度大于寬度）的硅鰭相連。這個鰭不僅負責作為電荷載流子（電子或空穴）從源極流向漏極的通道，其內部載流子的流動還會受到柵極電位的調控。

柵極的位置和設計亦是FinFET的一大亮點。如圖2a所示，柵極材料由一層導電材料構成，并在三面（頂部及兩側）與鰭重疊，稱為“三柵結構”。不過，鰭與柵極之間隔著一層非常薄的介電材料，這樣既保持載流子的有效調控，又防止了直接電接觸的可能性。這種三面的重疊設計顯著增強了柵極電壓控制鰭中載流子的能力，從而大幅提升了晶體管性能。

圖2 FinFET晶體管的示意圖

圖2b展示了單鰭FinFET晶體管的三維表示圖。源極、漏極和鰭都是由單晶硅制成。鰭是連接源極和漏極的高縱橫比溝道，載流子可以在其中流動。如圖2a所示，鰭被涂覆一層薄介電層，然后是柵極材料層，后者通常是導電材料。由于柵極電壓從兩側和頂部產生電場，這種結構也被稱為三柵極晶體管。

Gate -> 柵極Gate dielectric -> 柵極介質Substrate -> 襯底

Fin -> 鰭片Drain -> 漏極Source -> 源極

柵極長度（即圖2中的“w”所示尺寸）是表征FinFET的重要參數之一。目前最先進的FinFET技術中，柵極長度已達14納米。而這一結構的最大優勢之一是支持通過增加鰭的數量來增強“開啟”電流，以進一步提高晶體管的效率。此外，FinFET獨特的設計還為更高的封裝密度鋪平了道路。

英特爾在推出使用FinFET技術的22納米Ivy Bridge微處理器時，首次提出了利用這種創新技術延續摩爾定律的設想。他們指出，為實現22納米節點，傳統的晶體管架構已經無法滿足需求，必須在設計上進行突破。而FinFET結構的成功，不僅實現了這一目標，還推動了制程技術向14納米及更小的節點演進。

FinFET結構僅是“自上而下”納米技術的眾多成功案例之一。實際上，還有許多其他工具和方法被用于制造納米級器件，并且每年都有新技術被開發和應用。然而，需要特別提到的是，自上而下的方法通常無法實現原子級別的精準控制，這意味著某些極限應用可能不得不轉向其他技術路徑。

納米制造：自下而上，從分子開始“搭積木”

實施納米技術的第二種主要方法是“自下而上”方法，這種技術路徑本質上是通過工程手段，將原子或分子逐步組裝為具有納米尺度，甚至更大結構的物體。這種方法以控制精度高、設計靈活著稱，其核心思想之一便是設計具有特定形狀和分子識別功能的分子，使這些分子能夠在適當條件下自動實現自組裝，從而形成預設的系統配置。

一個典型的自下而上方法的實現例子是原子層沉積（Atomic Layer Deposition，簡稱ALD）。

ALD是一種高度精確的薄膜沉積技術，其關鍵在于采用順序和自限制的氣相化學反應過程。在這一過程中，被稱為“前驅體”的反應性氣體會與目標表面以自限制的方式發生反應，從而層層構建材料的薄膜。

圖3 原子層沉積（ALD）過程示意圖

在典型的ALD操作中，通常使用兩種前驅體氣體，且它們不會同時引入沉積室。整個過程分為多個步驟循環進行：

圖3a：首先，將襯底放入反應室，這是薄膜沉積的起點。圖3b：引入第一種前驅體氣體，與襯底表面發生化學反應，形成單分子層的化學物種。圖3c：完成第一層反應后，清除反應室中過剩的前驅體氣體。圖3d：隨后，引入第二種前驅體，與第一種前驅體的單分子層發生反應，形成新的單分子層。圖3e：完成第二種反應后，再次清除余氣。

這個化學反應循環可以根據需求重復任意次數，以最終實現精確的薄膜厚度控制。

與傳統的化學氣相沉積（CVD）方法相比，ALD的顯著優勢在于其沉積層具有出色的共形性和均勻性，同時薄膜厚度可以達到極高的控制精度。通過ALD可以沉積各種材料，包括SiO2、Al2O3、ZrO2、HfO2、TiN等。其中，高k介質材料（如HfO2）已成為現代集成電路中FinFET晶體管柵極介質層的優選材料。

不過，ALD雖具備眾多優勢，其缺點亦不可忽視，主要表現為較低的沉積速率。這一特性使其在大規模生產中需要進行效率優化。

在自下而上方法的眾多實例中，最著名的案例莫過于碳納米管和富勒烯家族的其他碳基分子。這些材料因其卓越的結構和性能，在納米技術中占據了極為重要的地位。

碳納米管的制造

碳納米管是碳的一種同素異形體，主要分為單壁納米管和多壁納米管兩類。它們的結構形式包括同心管狀（所謂的“俄羅斯套娃模型”）以及卷曲的“羊皮紙模型”。如圖4所示，碳的多種同素異形體還包括金剛石、石墨、富勒烯及C60碳富勒烯分子（又稱為“巴基球”）。其中，單壁碳納米管的直徑通常約為1納米，其長徑比可以達到驚人的132,000,000:1。

圖4 碳分子的幾種不同同素異形體示意圖，包括（a）金剛石，（b）石墨（單原子層分子碳），（c）六方金剛石，（d）C60或巴基球（白金富勒烯），（e）C540富勒烯，（f）C70富勒烯，（g）無定形碳，以及（h）單壁碳納米管。

碳納米管表現出許多超群的材料性能。例如：機械性能：碳納米管具備極高的抗拉強度（13至53 GPa）和彈性模量（1至5 TPa），同時密度較低，因此其比強度可達48,000 kN·m·kg?1，是已知材料中最高的。電學性能：根據結構，碳納米管可以表現出金屬性或半導體性，其理論最大電流密度超過109 A/cm2，是銅的1000倍。不過，需要注意的是，碳納米管僅沿管軸方向具有導電性。熱學性能：單壁碳納米管沿管軸方向的熱導率高達3500 W·m?1·K?1，而徑向熱導率則低得多，僅約1.5 W·m?1·K?1，這顯著體現了其各向異性特性。

目前已開發出多種制備碳納米管的方法，包括電弧放電、激光燒蝕以及化學氣相沉積（CVD）。其中，CVD方法因其在大規模生產中的巨大潛力而備受關注。

CVD過程中，通常需要在基底表面沉積一層合適的催化劑材料，或在特定位置圖案化催化劑，這樣碳納米管便會在催化劑存在的區域生長。常用的催化劑包括鎳、鈷、鐵，或這些材料的組合。重要的是：碳納米管的尺寸和類型受基底表面催化劑顆粒直徑的影響——較小直徑的催化劑會形成單壁納米管。可通過精確圖案化催化劑的位置和直徑，合理控制碳納米管的尺寸、類型和位置。

CVD生長碳納米管的過程包括以下步驟：

1 將基底加熱至約700°C。2 向反應室中引入工藝氣體（如氨氣、氮氣或氫氣）與含碳氣體（如乙炔、乙烯或甲烷）。3 碳納米管從基底表面的金屬催化劑位點開始生長。

如果在沉積室中施加電場，碳納米管的生長方向將沿著電場方向定向，這使得可以從催化劑位點生長出垂直定向的碳納米管。例如，使用等離子體增強CVD技術時會觀察到這種結構。此外，在一些特殊條件下，即使沒有電場，只要催化劑位點的分布足夠密集，也能實現垂直定向生長。而水輔助的CVD技術與催化劑的結合已被證明可以顯著提高生長速率。

石墨烯的制造

在眾多新型碳基材料中，石墨烯因其卓越性能正被研發用于替代傳統半導體材料（如硅）。石墨烯作為碳的二維同素異形體，以單層原子厚度的片狀結構存在，其中碳原子以蜂窩狀晶格排列。它擁有許多非凡的特性，包括超強度、高導熱性和導電性，以及接近透明的外觀。

關于石墨烯的結構，有兩種主要取向：

鋸齒形取向：始終表現出金屬性行為。

扶手椅形取向：其導電特性依賴于手性，可表現為半導體或金屬性。

石墨烯在室溫下具有極高的電子遷移率，已報告數值超過15,000 cm2·V?1·s?1，理論極限更是高達200,000 cm2·V?1·s?1，是銅的上萬倍。此外，其電子和空穴遷移率預計接近對稱。憑借這些超群特性，石墨烯提供了顯著提升集成電路性能的可能性。

研究表明，石墨烯能夠成功用于制造晶體管。一個典型例子是IBM研究團隊開發的石墨烯場效應晶體管（FET），展示了石墨烯的巨大潛力。IBM團隊報告，這些晶體管的運行頻率隨著器件尺寸的縮小而顯著提高。例如，他們測量出柵極長度為150納米的石墨烯晶體管擁有26 GHz的截止頻率，創下了石墨烯FET的最高記錄。

石墨烯的開發例證了碳基材料在實現高性能集成電路方面的巨大潛能。然而，目前納米技術仍處于發展初期，隨著不斷涌現的新材料、制造工藝及器件設計，其未來發展潛力難以估量。

除了石墨烯，一些其他二維材料也顯示出了卓越的潛力。例如，瑞士聯邦理工學院（ETH）的研究人員利用單原子厚度的鉬鉛礦（由二硫化鉬，MoS?組成）設計了集成電路。

鉬鉛礦因其與石墨烯相似的納米結構脫穎而出。具體而言，在多層形式下，鉬鉛礦表現為間接帶隙半導體；而在單層形式下，其性質轉變為直接帶隙半導體。已報告的遷移率約為200 cm2·V?1·s?1，同時室溫下電流開關比達到108 。

盡管許多自下而上方法仍處于實驗階段，但部分技術已用于生產可實際應用的碳基材料。例如：富勒烯：一種由碳原子組成的分子結構，因其球狀或管狀形式備受關注。納米顆粒：如銀和金納米顆粒，已被引入到其他材料當中，形成具備增強性能的復合材料。

納米金和納米銀的制造

銀納米顆粒廣泛使用濕化學方法制備。例如，通過還原硝酸銀（如使用硼氫化鈉作為還原劑）并添加纖維素等膠體穩定劑，可以獲得穩定的納米顆粒懸浮液。這些顆粒通常被市場宣傳為具有抗菌特性，號稱能夠有效減少外部感染。然而，目前并沒有權威醫學研究對這種材料在治療方面的功效予以證實。

金納米顆粒常通過將氯金酸與還原劑混合來生成。在這一過程中，當溶液中形成過飽和狀態時，金顆粒以納米尺度形式沉淀，同時添加穩定劑可防止顆粒進一步聚集。金納米顆粒因其獨特的物理化學性質，特別是在生物醫學領域中具有廣泛應用。雖然研究和早期應用已表明金納米顆粒在醫療領域的潛能，但具體的工藝優化與規模生產仍在持續推進中。

納米技術計量學

納米技術計量學是一組關鍵技術，用于精確測量與分析納米尺度上的物理以及化學特性。該領域涵蓋了多種先進的測量工具，包括掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射等。這里僅討論STM和AFM這兩種儀器，其他技術的信息可參考相關文獻資料。

掃描隧道顯微鏡是一種極其精密的儀器，能夠在原子尺度上對材料表面進行掃描與成像。STM的核心部件是一支具有極小半徑的針尖探針（通常僅一個原子寬），由導電材料（例如鎢、金或鉑銥等）制成，常采用濕法蝕刻工藝制造。

STM的工作原理基于量子力學的隧道效應。當探針靠近材料表面至距約5至10埃的微小間隙時，若在探針與樣品之間施加一個偏置電壓（VBias），便會產生一個隧道電流（Itunneling）。利用閉環反饋電路，STM可以精確地測量通過探針的隧道電流，并通過調整針尖與表面間的距離（z方向變化）來保持恒定的電流，從而生成材料表面的原子級圖像。

令人矚目的是，隧道電流的強度與探針與材料表面間的距離呈指數關系。針尖每靠近表面1埃，隧道電流便增加10倍。這賦予STM極高的靈敏度，橫向（x、y方向）分辨率可達0.1納米，而在垂直（z方向）上的分辨率則達到0.01納米。

除成像外，STM還能進行光譜分析。通過測量電流與電壓的關系（I-V曲線），STM可以揭示表面原子的電子結構特性，這使其成為研究表面物理與化學行為的強大工具。

原子力顯微鏡與STM的工作原理截然不同。AFM主要利用機械探針而非電探針來掃描材料表面。AFM依賴于懸臂梁末端的尖銳探針，通常由硅材料，通過微電子機械系統（MEMS）技術制造。探針對材料表面的掃描動作由壓電驅動（或靜電驅動）控制。

當探針接近材料表面時，根據胡克定律，懸臂梁會因表面與探針之間的相互作用力而發生偏轉。AFM能夠測量多種表面力，包括機械接觸力、范德瓦爾斯力、化學鍵合力、卡西米爾力以及毛細力等。懸臂梁的偏轉通常通過激光反射系統測量，將激光束從懸臂梁頂部反射至光電探測器，精確捕捉探針的運動。此外，電容傳感器等裝置也可實現偏轉探測。

AFM還能通過專用探針測量溫度、熱導率及其他物理量，擴展其在多學科領域的應用。根據應用需求，AFM可在以下三種模式下運行：

接觸模式：探針與樣品表面保持直接接觸，適合粗糙表面的高分辨掃描。

敲擊模式：探針在表面上快速振動，適合柔性樣品或較大面積的無損掃描。

非接觸模式：探針與表面保持微小距離，僅通過表面引力進行測量，適用于精細

表面，且對樣品的損耗最小。

在實際應用中，非接觸模式因其對樣品破壞性低而倍受青睞。AFM的力分辨率通常可達幾皮牛頓，展現了其對微弱力學行為進行精準探測的能力。

納米技術制造和集成電路

納米技術制造的方法涵蓋了從高精尖的工程設計到底層分子自組裝的廣泛技術應用。其中最具代表性的例子莫過于集成電路（IC）。

現代IC的互補金屬氧化物半導體（CMOS）晶體管器件，其柵極長度已經縮小至略超過10納米的水平，在單片硅基片上即可集成數十億個晶體管。

納米技術制造中的"自上而下"方法以集成電路為代表，其產量與銷售額至今穩居納米技術產品之首。2016年，僅用于邏輯器件和存儲器件的IC銷售額便高達約3700億美元。這一市場的經濟及戰略意義不可低估。IC不僅是計算機、手機及其他消費電子系統的核心部件，其發展還深刻影響著整個科技生態。

IC的發展歷史與半導體行業實現晶體管不斷微縮的進程息息相關，這被統稱為“摩爾定律”。

根據摩爾定律，半導體技術的關鍵參數——柵極長度，多年來一直穩步縮小。例如：1971年，柵極長度為10微米；1985年減少至1微米；到2001年縮小到130納米；2008年實現45納米；2012年達22納米；2014年縮小至14納米。未來技術節點將進一步實現10納米柵極長度。實現如此小特征尺寸的制造技術是工程領域令人矚目的巨大突破。

現代IC制造依賴于光刻技術，這一方法基于光學原理，利用光子曝光光敏聚合物（光刻膠）以蝕刻出納米級設計圖案。當前的14納米柵極長度是通過波長為193納米的光學輻射實現的，其打印的尺寸遠小于對應光輻射波長。

隨著分辨率需求的提升，傳統光刻技術在45納米特征以下開始遇到邊界失真等挑戰。因此，為實現更小特征尺寸（如14納米或以下），工程師開發了多種創新技術，如：多重曝光技術，自對準間隔層，浸沒式光刻。盡管現有技術已經實現了14納米節點，但進一步微縮將需要更短波長的光刻方法，如使用極紫外（EUV）輻射技術。

總結

無論是以IC為代表的自上而下方法，還是納米顆粒制造的自下而上方法，納米技術制造都在迅速推動各行業的發展。自上而下方法展示了工程精密性如何帶來突破性進展，而自下而上技術則不斷揭示基礎科學在創新制造中的潛力。