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半导体

半金属铋横空出世,将助力台积电向1nm迈进

在IBM 刚刚官宣研发成功2nm芯片不久,台积电也有了新的动作!台湾大学、台积电与麻省理工学院共同发表研究成果,首度提出利用半金属铋(Bi)作为二维材料的接触电极,可大幅降低电阻并提高电流,使其效能几与硅一致,有助实现未来半导体1nm的制程。据悉,这项研究已在《Nature》期刊公开发布。

此项技术融合了多方智慧的结晶。据悉,美国麻省理工团队首先发现在二维材料上搭配半金属铋(Bi)的电极,能大幅降低电阻并提高传输电流。随后台积电技术研究部门将铋(Bi)沉积制程进行优化,台湾大学团队并运用氦离子束微影系统将元件通道成功缩小至纳米尺寸,最终这项研究成果获得了突破性的进展。

台湾大学在14日指出,目前,半导体主流制程主要采用硅作为主流材料。然而,随着摩尔定律不断延伸,芯片制程不断缩小,芯片单位面积能容纳的电晶体数目,也将逼近半导体主流材料硅的物理极限,芯片的性能也很难再进一步提升。尽管一直以来科学界对二维材料寄予厚望,却苦于无法解决二维材料高电阻、及低电流等问题,以至于取代硅成为新兴半导体材料一事,始终是空中楼阁。可见,此次利用半金属铋(Bi)作为二维材料的接触电极可谓是迈向1nm甚至更先进制程的关键一步

对此,复旦大学教授周鹏认为,此项技术的突破,也给我国半导体的发展带来了新的思路。“这项新技术的突破,将解决二维半导体进入产业界的主要问题,是集成电路能在后摩尔时代继续前进的重要技术。二维半导体已被国际主要前沿集成电路研发机构重金投入,不管是在工艺突破还是新器件结构及设计制造方面,我国都处于同等位置,应该进一步加强优势,补足短板,在新一代集成电路关键技术上与国际机构形成竞争互补关系。”周鹏向《中国电子报》记者说道。

随着芯片制程的不断延伸,每突破一步都是非常困难,在未来1nm甚至1nm以下的工艺中,如何能够把控好性能与功耗之间的平衡是目前需要突破的一大技术瓶颈。对此,周鹏认为,在未来性能与功耗平衡上,此次二维半导体的接触电极技术的突破,将推动高性能低功耗CPU及存储器的发展。未来,在关键工艺上实现碳硅融合也将是我国取得竞争优势的重要砝码。

责任编辑:沈丛


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