集成电路的技术瓶颈主要体现在‌制程微缩逼近物理极限‌、‌功耗与散热问题突出‌、‌设计复杂度指数级增长‌以及‌材料与工艺创新不足‌四大方面。随着摩尔定律逐渐失效，行业面临从物理层到系统层的多重挑战。

1. ‌制程微缩逼近物理极限‌
   当前最先进制程已进入3nm及以下节点，量子隧穿效应导致晶体管漏电加剧，光刻技术（如EUV）成本飙升。1nm以下工艺中，硅基材料的稳定性面临根本性挑战，需转向二维材料或碳基器件等新型解决方案。

2. ‌功耗与散热成为性能枷锁‌
   芯片功耗密度持续攀升，3D堆叠技术虽提升集成度，但热阻问题导致局部温度超150℃。高频运算下，动态功耗占比超60%，液冷等散热方案大幅增加系统成本。

3. ‌设计复杂度拖累开发效率‌
   10纳米芯片设计成本超3亿美元，5纳米设计需超500人团队协作。异构集成（Chiplet）虽缓解单芯片压力，但跨工艺节点互连标准缺失，测试良率仅60%-70%。

4. ‌材料与工艺创新滞后‌
   硅锗合金、氮化镓等替代材料量产良率不足30%，原子层沉积（ALD）等新工艺耗时较传统方法增加5-8倍。极紫外光刻胶的灵敏度缺陷导致曝光效率下降40%。

未来突破需依赖‌全环绕栅极晶体管（GAA）架构普及‌、‌光计算与存内计算范式革新‌以及‌政府-企业联合研发模式‌。行业需在5年内找到替代硅基材料的可行路径，否则性能提升将陷入长期停滞。