中國科學院微電子研究所（IMECAS）公佈了一套基於浸沒式DUV光刻的堆疊奈米片環柵（GAA）電晶體實驗工藝流程，併成功演示了功能器件。該流程面向無法獲得EUV光刻機的中國晶片製造商，目標是用於3nm級及更小的工藝技術。不過，這距離真正可量產的3nm級節點仍有數年之遙。

據DigiTimes報道，IMECAS已製造出可工作的GAA器件，但未披露可用於與其它廠商3nm級電晶體對比的關鍵幾何引數。更重要的是，這只是一套製造電晶體的實驗流程，甚至還不是用於製造研究晶片的完整流程，更談不上完整的3nm級製造工藝。儘管如此，這一成果仍具重要意義——它表明中國有能力在不依賴西方公司最先進工具的情況下，走出一條自己的半導體演進路線。

早期工藝整合已完成

中國國家重大專項02專項總工程師葉甜春在北京IC World大會上表示，IMECAS已完成基於DUV光刻的堆疊奈米片溝道GAA電晶體的“早期工藝整合”。研究人員獲得的器件開關比（Ion/Ioff）分別為9.7×10⁵和7.6×10⁵，均超過5×10⁵的閾值，說明堆疊奈米片的柵極控制已經生效。

這些資料表明實驗電晶體能夠區分導通與截止狀態，但幾乎無法說明電晶體密度，也無法判斷其物理尺寸是否對應商用3nm級技術的預期。具體而言，IMECAS沒有披露柵極間距、金屬間距、奈米片尺寸、電晶體密度、SRAM密度等幾何特徵，因此無法將其器件與英特爾、三星代工或台積電的3nm級量產節點進行對比。

因此，這一成果應被視為對基於DUV光刻的堆疊奈米片GAA工藝流程的驗證，而非中國已開發出無需EUV的3nm工藝的證據。實驗中最關鍵的部分在於，IMECAS正在探索如何在不使用EUV光刻的情況下，製造面向未來3nm級及更先進技術的GAA器件——這是此前從未有人在量產中做過的事情。

GAA為何重要

在先進節點上，GAA電晶體已取代FinFET，因為隨著電晶體尺寸縮小，將柵極環繞在奈米片溝道周圍能提供更好的靜電控制。IMECAS自2020年起就在開發這一轉型所需的技術，其重點尤其放在3nm以下節點，這也是此次公告中提及3nm的原因。

降低對外國先進工具的依賴

IMECAS近年來的工作重點，顯然是降低中國對西方公司設計、因而受美日歐出口限制的工具、軟體及其它技術的依賴。葉甜春還提到架構創新、設計-工藝協同最佳化（DTCO）、系統-工藝協同最佳化（STCO），以及從成熟製程中“榨取更多價值”。

就目前而言，IMECAS的成果展示了一條基於DUV的路線，用於研究面向未來3nm級技術的堆疊奈米片GAA電晶體，但並非中國自主研發的、可量產的3nm工藝——即便在遙遠的未來也未必如此。

即使IMECAS最終用DUV演示了尺寸合適的GAA器件，或披露當前工作的關鍵幾何引數，距離可量產的3nm級技術仍很遙遠。商業製造需要將光刻與沉積、刻蝕、清洗、量測、工藝控制、材料、溫度等眾多步驟和引數整合起來。目前，IMECAS尚未展示這樣的製造流程。