半导体材料工程**企业应用材料公司（Applied Materials）于4月8日发布了专为逻辑芯片设计的两款革命性成膜设备，旨在应对2纳米及以下制程节点中晶体管结构极度微细化的挑战。随着人工智能计算需求的爆发式增长，全球半导体行业正试图在单个芯片内集成数千亿个晶体管，传统的基于光刻的缩放技术已触及物理极限，材料工程成为提升芯片性能与能效的关键突破口。
当前，业界正从FinFET架构向3D Gate-All-Around（GAA）晶体管架构转型。GAA架构虽然能显著提升同一功耗下的性能，但其制造过程极其复杂，需要超过500道工序，且对原子尺度的成膜精度、一致性和控制力提出了前所未有的要求。应用材料公司表示，在奥斯特罗姆（Ångström）时代，芯片的性能与能效将高度依赖于材料层面的创新。
新发布的Precision™ Selective Nitride PECVD设备专为解决先进逻辑芯片中的寄生电容问题而设计。在下一代AI GPU中，晶体管密度极高，若绝缘隔离不充分，相邻晶体管间将产生电子扩散和寄生电容，导致信号延迟和功耗增加。该设备利用业界首创的选择性底部成膜工艺，仅在浅沟槽隔离（STI）的特定区域沉积氮化硅，并在氧化硅上方形成高密度氮化硅层。这种低温工艺不仅避免了后续工序对绝缘层的损耗，还有效维持了绝缘沟槽的几何形状，显著降低了寄生电容和漏电流，从而大幅提升芯片的每瓦性能。目前，多家**逻辑芯片制造商已计划在2nm及以后的GAA工艺中采用该技术。
另一款核心设备Trillium™ ALD则专注于构建复杂的金属栅极堆栈。在GAA晶体管中，金属栅极必须均匀包裹住间距仅为10纳米的纳米片，任何微小的间隙或不均匀都会导致晶体管开关特性波动，进而影响芯片的良率与可靠性。Trillium ALD集成了应用材料在金属原子层沉积（ALD）领域的深厚技术积累，利用Endura平台的超高真空技术，在纳米片间的极微小空间内实现高质量成膜。该设备支持将多个金属成膜步骤整合于单一平台，允许厂商针对不同AI应用场景（如峰值性能或**能效）灵活调整阈值电压，确保晶体管在原子尺度上的**控制。目前，该设备也已被多家行业巨头采纳用于2nm以后的GAA节点生产。
日本作为全球半导体设备与材料的重要市场，其本土企业如东京电子、信越化学等在产业链中占据关键地位，对先进制程设备的稳定性与精度有着极高要求。应用材料此次发布的设备，正是针对日本及全球先进制程产线在材料工程层面的痛点进行优化，体现了从“几何缩放”向“材料创新”转型的行业共识。对于中国半导体产业而言，这些技术突破标志着制造精度的竞争已深入原子层级，单纯依靠设备堆叠已无法维持优势，必须在材料工艺与设备协同创新上寻求突破。