打破半導體3nm制程極限,科學家成功研發0.7nm二硒化鎢二極體

據悉,前些日子,科學家成功研發出了0.7nm二硒化鎢二極體,這意味著人類終於打破了半導體3nm制程極限,朝半導體技術發展之路,又往前邁了一小步!為什麼這麼說呢?可能熱衷於半導體的你會知道,半導體的工藝制程隨智慧手機的發展處在急速提升期,從28nm、16nm、10nm、7nm、5nm到3nm。但是,在這過程中,半導體工藝的微縮進程也正因摩爾定律的逐漸失效而變慢。

何為摩爾定律?這是英特爾創始人之一的戈登•摩爾於1965年提出的,即當價格不變時,半導體晶片中可容納的元器件數目,約兩年便會增加一倍,其性能也將同比提升。

手機晶片圖片

為什麼是在價格不變的前提下?這點是毋庸置疑的。因為,從大眾的角度來看,自然是希望購入性價比比較高的手機了。如果半導體的價格因工藝因素幾何上漲,手機價格自然也跟著上漲了,當然了,這種情況是不存在的,因為其推廣應用也不實際。

另外,業界普遍認為,7nm或以下的半導體製造工藝難度更大,比如,晶圓刻蝕難度增大了,熱、靜電放電和電磁干擾等物理效應也更加顯著了……重點是,7nm乃至更小制程的設計開發成本非常高昂。僅從這點來看,也無怪乎很多人認為摩爾定律已經快走到盡頭了。

半導體圖片

所以,這次臺灣大學團隊合作研發出的這0.7nm,也就是僅有單原子層厚度的二硒化鎢二極體(二維單原子層二極體),被認為是有望成為超越摩爾定律的存在。此外,據該研究團隊負責人介紹,WSe2二極體不僅更輕薄,而且效率也更高,除了可以追求元件成本/耗能/速度最佳化的產業價值外,還可滿足未來人工智慧晶片與機器學習所需大量計算效能的需求。

那麼,這二硒化鎢(WSe2)到底為何物?這二硒化鎢,往大了說,同石墨烯一樣,都是二維納米材料,具有許多獨特的物理性質和化學性質,被認為是能為電腦和通信等諸多領域帶來革命性衝擊的存在。

二硒化鎢圖片

往小了說,二硒化鎢,是一種過渡金屬二硫族化合物(TMDs),能在單化合原子層的厚度(約0.7nm)內展現極佳的半導體傳輸特性,對比以往傳統矽半導體材料,在厚度上,其已經超越3nm的制程極限;在應用上,其可完全滿足次世代積體電路所提出的需求——更薄、更小、更快。

當然了,科學家們對其他具有獨特的物理化學性能和巨大應用價值的二維納米材料的探究,如過渡金屬氧化物中的三氧化鎢、三氧化鉬、二氧化鈦、氧化鋅等等,也是充滿了興趣。其實吧,到目前為止,人類關於二維納米材料的研究還不是特別深入,希望我們的科研人員,我們的小驕傲,繼續努力來開發出新的二維納米材料,並挖掘出它們巨大的潛在價值。相信在不久的將來,二維納米材料不僅在半導體,而且在催化、儲能、感測器、太陽能電池等諸多領域也將得到廣泛的應用。

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