一个产业发展到成熟时期，就会将更多传统上的重点放在生产和市场问题上，半导体行业也自然不会例外。

早期的盈利策略是走发明的途径，也就是总要把最新和最先进的芯片抢先推向市场，以获得足够的可支付研发和设计费用的利润。这种策略带来的利润可以克服良品率和低效率的问题。工艺控制上的技术竞争和改良把更多工业的重点转移到了产品问题上。几个主要的产能因素是：自动化、成本控制、工艺特性化与控制、以及人员效率。

晶圆工厂的投资十分巨大（10~30亿美元并且随着技术的不断推新，成本也一直在上升），其设备和工艺开发同样耗资巨大。在研发0.35um以下的技术时，X射线和深紫外线（DUV）光刻或传统光刻技术的改进都是巨大的开销，同样，在生产中也开销巨大。

半导体协会技术发展路线图（ITRS）的挑战是要求生产下一代芯片的许多工艺还处于未知或非常原始的开发状态。

然而，好消息是产业正沿着演变的曲线而不是依靠革命性的突破向前推进。工程师在学会如何以技术飞跃来解决问题之前，正从工艺过程中挖掘生产力。这是工业成熟的另外一个信号。

主要技术改变就是铜连线。铝连线在几个方面显现出局限性，特别是和硅的接触电阻。铜是一种较好的材料，但它不易沉积和刻蚀，如果它接触到硅，会对电路造成致命的影响。IBM开发出了实用的铜工艺，并在20世纪90年代几乎立刻被业界所接受。

一、纳米时代的到来

相信大家对微观技术的第一感觉就是“微小”，但是一般人对于微小的概念还停留在“肉眼可见”的程度。但是，在半导体领域，这个“微小”用“微米”、“纳米”来衡量。

特征图形尺寸和栅条的宽度以微米（micrometer）来表示，如0.18um。纳米（0.001um）正在被广泛推广，上面的宽度是180nm。

在半导体协会的国际技术发展路线图（ITRS）中，对半导体通向未来纳米的道路做了描绘。栅条的宽度到2016年达到10nm或更小，虽然这个规划略有偏差，但是今年年初，台积电的7nm生产线已经投入生产。一旦元器件到达这些量级，器件的工作部分仅由几个原子或分子组成。

上面的过程看似非常的合乎事物发展规律，并且看起来是顺理成章的事情，但是其过程并非想象的那样容易。随着器件尺寸变得更小，会有一系列可以预见的事情，其优点是更快的运行速度和更高的密度。然而，更小的尺寸要求更洁净的环境、增加工艺控制、更精密的图形化设备及更多的事项。

晶圆的直径将会达到450mm以上，工厂的自动化水平也将遍及到机器之间，并且带有集成工艺监测系统。更多高水平的工艺将会要求更高产量的晶圆制造厂，这些工厂具有更精密的工艺自动化和工厂管理。这些大工厂的成本将高达100亿美元。来自巨大投资的压力迫使研发和建厂的速度更快。

到2016年，半导体产业和集成电路的规模已经非常之大，到今年的7nm、5nm工艺的研发，半导体产业的尺度逐渐逼近硅晶体管物理上的极限。硅以后的生产材料还没有确定，但是产业将持续成长。并非所有集成电路必须使用最先进的技术。电冰箱、汽车、微波炉等产品不太可能使用最新的尖端器件。新材料正在实验室中研发。化合物半导体，如镓/砷化物就是候选者。

“纳米”这个术语的另一个用法是一种建立非常小的结构的方法，又称为纳米技术（nano-technology）。它是基于碳平面晶体结构的发现，其形状像一个空管（纳米管）。这些结构具有许多应用前景。在半导体技术中，这些碳原子能被掺杂，担当电子器件的角色，最终形成电子电路并对太阳能器件制造商是非常有吸引力的。

可以毋庸置疑地说，随着材料和工艺的不断向前推进，半导体产业将继续是主导产业；还可以说，集成电路的使用将持续以未知的方法改变我们的世界。