7月18日，《科學(xué)》刊登了一篇來(lái)自北京大學(xué)與中國(guó)人民大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的論文。一項(xiàng)被稱(chēng)為“蒸籠”的全新工藝，將一種過(guò)去被認(rèn)為無(wú)法規(guī)?；牟牧稀?，帶入了可控、可量產(chǎn)的晶圓制造流程。這項(xiàng)成果，讓3納米以下制程的芯片第一次不再局限于硅。

實(shí)驗(yàn)室里完成的試片，直徑五厘米，已經(jīng)能在穩(wěn)定條件下形成大面積晶體管陣列。這意味著晶體不再是幾何意義上的“納米點(diǎn)”，而是完整的電路單元，可以導(dǎo)通、驅(qū)動(dòng)、測(cè)試，并接入現(xiàn)有的芯片架構(gòu)。中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)給這條新工藝起名“蒸籠”，因?yàn)楹诵脑O(shè)備就像一個(gè)密封的蒸汽艙，金屬銦在其中升華、冷凝，再與硒反應(yīng)，像搭積木一樣自組織成穩(wěn)定的二維層狀結(jié)構(gòu)。

硅的極限已經(jīng)被反復(fù)討論了十多年。3納米制程的硅芯片仍然依賴極紫外光刻和昂貴的多重掩膜堆疊，良率、能耗和成本都已逼近邊際。硒化銦提供了一條不同的路徑。

這種材料原本脆弱，難以在大面積保持原子級(jí)的平整度，更無(wú)法像硅那樣用傳統(tǒng)的CVD或MOCVD工藝生產(chǎn)。它的優(yōu)勢(shì)卻很突出：層狀晶體自帶天然界面，電遷移率高于硅，而且散熱性能好得多。對(duì)AI芯片、自動(dòng)駕駛芯片這類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷計(jì)算的應(yīng)用，它可以顯著降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

直到“蒸籠”工藝出現(xiàn)，硒化銦才第一次從“實(shí)驗(yàn)室玩物”跨進(jìn)可重復(fù)的工業(yè)流程。團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確控制蒸汽壓力和溫度梯度，解決了硒與銦原子比例失衡導(dǎo)致的缺陷問(wèn)題。設(shè)備的升級(jí)也把材料利用率從不足30%提高到接近80%，成本直接壓到硅芯片的一半。

實(shí)驗(yàn)室突破，并不等于工廠產(chǎn)線可以無(wú)縫接手。

國(guó)際半導(dǎo)體界的第一反應(yīng)是謹(jǐn)慎。美國(guó)麻省理工學(xué)院的材料專(zhuān)家直接指出，論文中的測(cè)試樣本數(shù)量有限，缺少高溫老化和大規(guī)模應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)。芯片不只是能點(diǎn)亮、能跑通，它要在數(shù)以億計(jì)的邏輯單元中維持同樣的穩(wěn)定性，還要保證數(shù)年壽命。沒(méi)有這些，談商業(yè)化為時(shí)過(guò)早。

臺(tái)積電的工程師更關(guān)心良率和兼容性?，F(xiàn)有的CMOS工藝線是圍繞硅構(gòu)建的，蒸籠工藝與傳統(tǒng)光刻、蝕刻、金屬互連并不完全匹配，改造意味著一整套產(chǎn)線重新評(píng)估。如果要量產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈需要在材料、設(shè)備、EDA軟件到封裝都進(jìn)行適配。這個(gè)成本不比繼續(xù)優(yōu)化硅來(lái)得低。

國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)界也在觀望。深圳一家參與測(cè)試的車(chē)規(guī)芯片企業(yè)確認(rèn)，樣片在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下表現(xiàn)優(yōu)于硅制程的等效芯片，功耗降低近30%，但量產(chǎn)交付的時(shí)間表仍然模糊。

與傳統(tǒng)印象中“院士領(lǐng)銜”的模式不同，“蒸籠”團(tuán)隊(duì)多數(shù)科學(xué)家不到三十五歲。幾乎所有核心研究者都在歐美頂尖實(shí)驗(yàn)室做過(guò)博士后或訪問(wèn)研究，回國(guó)后集中在北京的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，依托大量科研投入完成了設(shè)備和工藝的改造。他們把過(guò)去十年二維材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究一次性兌現(xiàn)，直接指向3納米以下的新一代制程。

這背后是國(guó)家對(duì)前沿半導(dǎo)體路線的戰(zhàn)略投入。相比跟跑硅的極紫外光刻，這條路更像是另起爐灶，賭一個(gè)全新的材料體系能繞開(kāi)封鎖。北京、深圳、合肥的多家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)聯(lián)合申請(qǐng)了40多項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利，嘗試把硒化銦拓展到更多場(chǎng)景，包括量子計(jì)算接口材料和低功耗傳感器。

有人會(huì)問(wèn)，“蒸籠”的問(wèn)世是“中國(guó)芯片翻盤(pán)”的信號(hào)？那也不一定。

如果蒸籠工藝能在未來(lái)兩年內(nèi)完成產(chǎn)業(yè)驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)的材料廠、設(shè)備廠和設(shè)計(jì)公司都有機(jī)會(huì)重塑版圖；如果不能，它就會(huì)成為眾多實(shí)驗(yàn)室突破中的一個(gè)注腳，被后續(xù)技術(shù)浪潮淹沒(méi)。

“蒸籠”解決了一個(gè)關(guān)鍵瓶頸——如何讓硒化銦長(zhǎng)得大、長(zhǎng)得穩(wěn)。但它沒(méi)解決所有問(wèn)題。

產(chǎn)業(yè)化的下一步是三個(gè)指標(biāo)：

1. 產(chǎn)線規(guī)?；姆€(wěn)定性，能否把實(shí)驗(yàn)室的5厘米晶圓放大到12英寸；

2. 長(zhǎng)期可靠性，在高溫、高負(fù)載下跑1000小時(shí)后還能保持電性能；

3. 與現(xiàn)有工藝的兼容性，是否能和硅CMOS進(jìn)行3D封裝或異質(zhì)集成。

如果這三關(guān)都能過(guò)，它才算真正形成了“硅之外的選擇”。否則，它依然只是科研里程碑。

硅的極限已在眼前，傳統(tǒng)路線在性能和成本上都進(jìn)入了微縮收益遞減的區(qū)間。蒸籠工藝提供了一種可能性：中國(guó)在追趕硅制程的同時(shí)，悄悄開(kāi)辟了另一條路徑。這條路徑的優(yōu)勢(shì)不是替代，而是差異化——它更適合AI、自動(dòng)駕駛、邊緣計(jì)算這些功耗敏感、散熱要求極高的場(chǎng)景。

全球半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)從來(lái)不是單一賽道的比拼，而是材料、工藝、設(shè)計(jì)、軟件、供應(yīng)鏈的全局博弈。硅花了六十年走到今天，硒化銦的故事剛剛開(kāi)始。它最終會(huì)成為主流，還是曇花一現(xiàn)，還需要至少三到五年的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐才能看清。

中國(guó)科研正在從“追隨”變成“探索”。蒸籠工藝的出現(xiàn)，不是終點(diǎn)，它只是一個(gè)信號(hào)——技術(shù)封鎖并不意味著路徑封死。未來(lái)是新材料打開(kāi)新工藝，還是硅在極限內(nèi)繼續(xù)演進(jìn)，尚無(wú)定論。