隨著台積電和英特爾等公司將當前的生產技術推向極限，新材料和更先進的化學物質將在晶元製造行業發揮越來越重要的作用。
Entegris和默克公司的高管在接受日本媒體採訪時談到了隨著摩爾定律（電晶體將繼續縮小和晶元變得更加強大）的放緩，全球晶元競賽是如何演變的。
James O，美國晶元材料製造商 Entegris 首席技術官'Neill 說，在實現先進的生產工藝方面，佔據中心位置的不再是晶元製造機，而是先進的材料和清潔解決方案。
三十年前，一切都與光刻裝置有關，以使晶元上的電晶體更小，提高裝置的效能。'尼爾說。 光刻是指將積體電路印刷到晶元上的關鍵晶元製造工藝。 機器列印這些電路的細節水平通常決定了晶元的先進程度。 “今天，我看到材料創新是提高效能的主要驅動力的說法是堅實的，”首席技術官補充道。
默克公司電子業務首席執行官凱·貝克曼（Kai Beckmann）也表達了同樣的觀點。 貝克曼說：“我們正在從過去二十年（晶元製造）工具對推動技術發展最重要的二十年轉向下乙個十年，也就是我們的客戶所說的材料時代。 工具仍然很重要，但現在材料就是一切。 ”
貝克曼說，這不僅是處理器和其他邏輯晶元（即所謂的電子裝置大腦）的關鍵時刻，也是儲存晶元的關鍵時刻，包括動態隨機存取儲存器（DRAM）和3D NAND快閃記憶體。
對於處理器晶元，到 2025 年大規模生產 2nm 節點的競賽已經開始，台積電、三星和英特爾等巨頭一路領先。 根據不同的開發路線圖，更複雜的晶元也可能即將出現。
與此同時，三星、SK海力士、美光等儲存晶元巨頭正在憑藉3D NAND快閃記憶體攀登到新的高度，目標是最終生產出高達500層的晶元。 這三家公司目前生產超過230層晶元，並致力於在一到兩年內生產超過300層NAND。 具有更多層的晶元被認為更先進，因為它們提供更大的儲存容量。 3D DRAM技術也在不斷發展。
這兩個領域的進一步發展不僅需要先進的工具，還需要全新的尖端材料庫。 例如，邏輯晶元的生產躍公升至2nm，需要全新的晶元架構。 在這種稱為環形柵極 （GAA） 的新配置中，電晶體以比早期平面配置更複雜的三維方式堆疊。
o'尼爾將化學品應用於3D電晶體比作類似於“從***向紐約市噴漆”。 您需要控制建築物頂部、建築物側面和街道高度的材料屬性。 你需要確保你有那種統一性，你需要能夠在完成後清理街道。 ”o'Neill說，為新的電晶體配置（如環形柵極）開發材料需要創新材料“均勻地覆蓋頂部，底部和側面”，並補充說，該行業正在設計“在原子尺度上”做到這一點的方法。
化學品變得越來越重要的另乙個方面是確保質量的一致性。 o'根據Neill的說法，產量，即給定批次生產的功能晶元的百分比，對於確定哪些供應商具有商業競爭力變得極為重要。 高純度化學品對於確保完美生產和最大限度地減少缺陷至關重要。
默克公司的貝克曼舉了另乙個行業材料演變的例子：銅在目前的晶元製造工藝中被廣泛用作導電層，但為了製造更小、更先進的晶元，行業正在探索鉬等新材料。 “你需要一套全新的材料來使尖端晶元的節點更小，”他說。
持續創新並不便宜。 晶元行業諮詢公司 International Business Strategies 估計，單個 2nm 晶圓的成本高達 30,000 美元，比上一代 iPhone 15 Pro 中使用的 3nm 先進處理器高出 50%。 乙個 2nm 半導體製造工廠每月可以生產 50,000 片晶圓 （WSPM），成本約為 280 億美元。 這比3奈米晶圓廠的成本高出80億美元。
晶元材料製造商**在美國、中國、歐洲、日本和印度等國家的大力支援下，將繼續擴大規模，而晶元的巨大成本是推動在岸半導體生產的原因之一。 後來者要參加這場比賽並不容易，今天的領跑者預計不會退出。
Entegris首席執行官Bertrand Loy表示：“這是乙個高度資本密集型的行業。 我期望同樣的力量向前邁進。 大公司只會變得更強大，他們願意繼續投資，因為這將是他們的競爭優勢。
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