創新正改變摩爾定律的最後一步，但須2040年才能進入量產

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科技產業資訊室(iKnow) - 友子發表於 2026年3月10日

圖、創新正改變摩爾定律的最後一步，但須2040年才能進入量產

世界距離最小的矽微晶片僅一步之遙，可是研究人員發現可以再經歷一代技術革新，延續這一微縮技術。實現這一目標是透過開創金屬有機框架（MOF）晶片製造技術來達成。

在晶片領域，光微影這種影像的精度可以達到數十個原子等級。波長非常窄的光源（介於紫外線和X射線之間）穿過晶片形狀的模板照射到矽晶圓上。在晶圓表面，一種稱為光阻的化學基底會對光線做出反應，並將模板圖案蝕刻到矽片上。

目前最先進的矽蝕刻技術是用於製造輝達AI超級電腦以及蘋果新一代iPhone的晶片，其精度可達10奈米，約60個矽原子。矽蝕刻技術的最終目標是將精度降低到5奈米左右。如果精度再小一些，電流在晶片內流動就無法保持穩定。

在更小的空間內整合更多電晶體意味著可以用更少的能源獲得相同的處理能力，或者說，用相同的能源可以獲得更強的處理能力。因此，摩爾定律推動了行動運算革命和AI資料中心的蓬勃發展。

用原子級精度的光束蝕刻圖案的問題在於，被照射的材料也必須具有原子級精度，否則圖案就會模糊不清。

在1990年代，化學家發明了一種名為MOF的奇特物質，它是一種近乎完美的交替形狀圖案，其中金屬原子將較長的碳基分子固定在類似晶格的結構中。最妙的是，它具有自組裝特性：在適當的條件下，它會自動形成規則的晶體圖案。發現MOF的化學家們憑藉這項發明榮獲了諾貝爾獎。

如今約翰霍普金斯大學率先研發的MOF具有極高的精度。為了充分發揮這種新型光阻的原子級精度，光束也需要進行銳利化。

約翰霍普金斯大學的研究人員公佈了一種新的晶片製造方法，該方法使用波長為 6.5nm 至 6.7nm 的雷射（也稱為軟 X 射線），預計將微影工具的分辨率提升至 5nm 甚至更低。

如今最大的問題在於考慮到將MOF整合到商業晶片製造中的巨大工程挑戰，我們最早可能也要到2040年才能在晶圓廠看到它的身影。

假設蘋果公司繼續保持每年更新裝置的節奏，到那時我們或許就能用上 iPhone 32 了。智慧眼鏡製造商需要性能更強大、功耗更低的晶片。AI公司也面臨著同樣的問題，它們都在尋求既能提升運算能力又不會增加能源消耗的方案。

簡單來說，原本市場預期到2040年以後，晶片上的功能進一步縮小，裝置的功能進一步增強，半導體產業可能不得不徹底放棄矽材料。不過，約翰霍普金斯大學的研究團隊迎來的好消息，可能利用讓MOF來建造由石墨烯或其他特殊材料製成的微晶片，進而將晶片產業發展過程，推往摩爾定律的最後一步。但是產業會不會走到這一步，仍需要產業能夠真正實踐真正量產，再一次找到通往主流市場的明確路徑啊！（1039字；圖1）

參考資料：
This Innovation Could Make the Perfect Silicon Chip—and End Moore’s Law. Wall Street Journal, 2026/2/27

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