台积电1nm,有了新进展

2021-05-15 14:00:21 来源: 半导体行业观察

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半导体研发再突破!中国台湾大学、台积电与麻省理工学院(MIT)共同发表研究,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1纳米的挑战。这项研究已于《Nature》 期刊公开发表。

台大今(14日)指出,目前硅基半导体主流制程,已进展至五纳米及三纳米节点,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,芯片效能无法再逐年显著提升。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「只闻楼梯响」。

此次由台大、台积电与麻省理工学院(MIT)共同发表的研究,首先由美国麻省理工团队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(Corporate Research)将铋(Bi)沉积制程进行优化,台大团队并运用氦离子束微影系统(Helium-ion beam lithography)将元件通道成功缩小至纳米尺寸,终于获得这项突破性的研究成果。

台大电机系暨光电所吴志毅教授进一步说明,使用铋为接触电极的关键结构后,二维材料电晶体的效能不但与硅基半导体相当,又有潜力与目前主流的硅基制程技术相容,有助于未来突破摩尔定律的极限。虽然目前还处于研究阶段,但该成果能替下世代芯片提供省电、高速等绝佳条件,未来可望投入人工智能、电动车、疾病预测等新兴科技的应用。

这项合作自2019年展开,合作时间长达一年半,包括台大、台积电、麻省理工学院等皆投入研究人力。

台大与台积电之间的合作缘份,早自2013年开始,由科技部支持组成产学大联盟,投入半导体前瞻技术研发,其中第一期计划(2013年至2017年)累计81项专利申请(70件已获证);2018年起执行第二期「超3纳米前瞻半导体技术研究」计划,研发成果专利申请有39件。

台积电技术研究组织副处长暨台积电-中国台湾大学联合研发中心副主任林春荣表示,科学研究能够驱动产业发展,台积公司多年来致力研发、推动创新,并持续与全球知名大学合作。此次的研究成果再次体现了产学合作的重要性。


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