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芯片制程逼近物理极限的根本原因在于传统硅基半导体技术的物理规律约束。随着晶体管尺寸缩小至纳米级(如3nm以下)，量子隧穿效应显著增强，电子可能直接穿透绝缘层导致漏电和功耗失控；短沟道效应使栅极对电流的控制能力下降，器件可靠性降低。



此外硅材料的原子直径约0.2nm，当晶体管关键结构接近数十个原子时，工艺波动和缺陷率剧增，难以稳定量产。光刻技术也面临瓶颈：极紫外光(EUV)的13.5nm波长已接近光学衍射极限，进一步缩小图形需更高成本的多重曝光或新型光刻技术。



同时芯片发热密度逼近核反应堆水平，散热成为系统级难题。这些物理限制迫使行业转向新材料(如二维材料)，新架构(3D堆叠/Chiplet)和量子计算等范式革新以延续算力增长。

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