電子產(chǎn)品趨勢(shì)更趨向微型化和低功耗的，這也就促使晶圓代工廠工藝的升級(jí)來支持。隨著晶圓工藝開發(fā)到7nm、5nm,但是設(shè)計(jì)7NM工藝的廠家不多，因?yàn)?nm晶圓工藝制程的門檻高。

為什么7nm工藝制程這么難？

在討論7nm制程難度的時(shí)候，我們需要普及一個(gè)量子力學(xué)上的概念，這樣子可以有助于我們理解為什么低制程的成本急劇提升，那就是量子隧穿效應(yīng)。

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在量子力學(xué)里，量子隧穿效應(yīng)指的是，像電子等微觀粒子能夠穿入或穿越位勢(shì)壘的量子行為，盡管位勢(shì)壘的高度大于粒子的總能量。在經(jīng)典力學(xué)里，這是不可能發(fā)生的，但使用量子力學(xué)理論卻可以給出合理解釋。

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如果通俗點(diǎn)來講，就是說制程工藝到一定程度下，電路與電路之間的距離降低到一定程度就會(huì)出現(xiàn)量子隧穿效應(yīng)，這些電子呈現(xiàn)的是一種我們所不知道的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，于是這些不可控制的電子造成了半導(dǎo)體的漏電率急劇上升，有太多的能源被浪費(fèi)在控制電子運(yùn)動(dòng)上，自然不能發(fā)揮晶體管應(yīng)該有的性能，宏觀上表現(xiàn)為處理器的發(fā)熱量增加，但是性能沒有太大的變化。

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當(dāng)然對(duì)于量子隧穿效應(yīng)目前還沒有完全能夠消除的辦法，畢竟這個(gè)已經(jīng)屬于自然規(guī)律，即使是量子力學(xué)我們也沒有完全掌握，因此只能減少這種情況的發(fā)生。這就意味著制造材料需要進(jìn)行重新研發(fā)，而這種尖端技術(shù)的投入可能是無底洞，投資了一大筆錢，最后獲得的成果或許不進(jìn)入人意，沉沒成本實(shí)在太高，因此只有充足的資金才能夠投入到更新的工藝制程的研發(fā)中去。

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而實(shí)現(xiàn)低距離制程的還有一個(gè)重要的因素，那就是被稱之為現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花的光刻機(jī)，7nm制程的實(shí)現(xiàn)離不開高性能光刻機(jī)的運(yùn)行，其中荷蘭的ASML幾乎壟斷了全球頂級(jí)光刻機(jī)的份額。

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眾所周知，光刻機(jī)這種精密儀器制造成本和制造時(shí)間都十分漫長，其中ASML最新的光刻機(jī)之一的NXT2000i光刻機(jī)單臺(tái)售價(jià)更是達(dá)到上億美元，而NXT2000i光刻機(jī)也是進(jìn)行7nm乃至于未來5nm制程的最佳利器，盡管光刻機(jī)售價(jià)高昂，但是追求者絡(luò)繹不絕。除了臺(tái)積電之外，三星和Intel也砸巨資追求這臺(tái)性能出色的光刻機(jī)，在產(chǎn)量有限的情況下，其他的芯片工藝制造商即使擁有合適的工藝，沒有性能出色的光刻機(jī)，同樣不能進(jìn)行優(yōu)秀的代工。這也就是7nm制程芯片成本急劇提升，量產(chǎn)困難的另外一個(gè)原因。