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突破1nm!台积电祭出“半金属”取代硅质料

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发表于 2021-5-17 18:24:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

导读:克日,美国《天然》杂志公布了由台积电、台湾大学与麻省理工学院共同研发的半导体新材料——铋(Bi),有望成为突破摩尔定律1nm极限的新材料。


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图:《天然》网站刊载的文章


由上述三方研发的这项研究成果已在《Nature》期刊上发布,首度提出使用半金属铋(Bi)作为二维材料的打仗电极,可大幅低落电阻并提高电流,使其效能几与硅划一,有助实现将来半导体1nm的制程。


而这项成果的发布,隔断IBM秀出2nm芯片还不到半个月。


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图:量子隧穿效应表现图


值得一提的是,半导体硅基材料芯片的制程工艺指标,在1997年之后就开始有些“变味儿”了:1999年奔腾III时期的250nm工艺,已经不再实用「晶体管gate长度」界说。


美国英特尔x86架构7nm芯片深陷“难产”大坑,但真正量产后有望“搏一下”台积电的5nm制程;台积电实验以“铋”材料推进1nm技术,则在直面“量子隧穿效应”问题(业内俗称“泄电”)!


据报道,此项技术融合了多方聪明的结晶。


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图:台积电和台湾大学团队


据悉,MIT团队起首发如今二维材料上搭配半金属铋(Bi)的电极,能大幅低落电阻并提高传输电流


随后台积电技术研究部分将铋(Bi)沉积制程举行优化,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,终极这项研究成果获得了突破性的进展。


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图:大部分半导体采用硅材料


如今,半导体主流制程主要采用硅作为主流材料。然而,随着摩尔定律不停延伸,芯片制程不停缩小,芯片单位面积能容纳的电晶体数量,也将逼近半导体主流材料硅的物理极限。


尽管科学界对二维材料寄予厚望,却苦于无法办理二维材料高电阻、低电流等问题,以至于取代硅成为新兴半导体材料始终是空中楼阁。可见,此次使用半金属铋(Bi)作为二维材料的打仗电极可谓是迈向1nm甚至更先辈制程的关键一步


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图:金属铋的结晶


对此,复旦大学传授周鹏认为,此项技术的突破,也给我国半导体的发展带来了新的思绪。


“这项新技术的突破,将办理二维半导体进入财产界的主要问题,是集成电路能在后摩尔期间继承进步的重要技术。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,不管是在工艺突破照旧新器件结构及筹划制造方面,我国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。”


接下来,铋(Bi)将面临能否取代硅的最关键一步——举行先辈制程研发和制造的财产化,决定了台积电在IBM、三星的挑衅下,能否继承引领半导体制造。


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发表于 2021-5-17 18:55:27 | 显示全部楼层
收复台湾
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发表于 2021-5-17 19:43:45 | 显示全部楼层
中国科学家加油啊!
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