近日,臺積電聯(lián)合臺灣陽明交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)宣布,成功研發(fā)出高性能單層二硫化鉬(MoS?)頂柵極晶體管。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然 - 電子學(xué)》(Nature Electronics),標(biāo)志著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在突破摩爾定律物理極限的道路上邁出關(guān)鍵一步。
核心突破:解決二維半導(dǎo)體界面缺陷難題
二硫化鉬作為典型的二維半導(dǎo)體材料,其功能層厚度僅為單原子級(約 0.67 納米),在短溝道尺度下具備天然強(qiáng)柵控能力,被業(yè)界公認(rèn)為后摩爾時(shí)代最具潛力的非硅新材料。然而,二維半導(dǎo)體長期面臨界面缺陷導(dǎo)致電子散射的技術(shù)瓶頸,制約了其性能提升。
臺積電與陽明交大團(tuán)隊(duì)通過在單層二硫化鉬表面精準(zhǔn)構(gòu)建超薄氧化鋁界面層,并結(jié)合高介電常數(shù)氧化鉿柵介質(zhì),顯著抑制了界面缺陷引發(fā)的電子散射問題,使晶體管同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的電控能力和較高的載流子遷移性能。
產(chǎn)業(yè)意義:提前布局 0.7 納米制程
業(yè)界普遍認(rèn)為,二硫化鉬材料預(yù)計(jì)將在 1 納米以下的 0.7 納米(A7 制程)/ CFET(互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管)時(shí)代正式引入量產(chǎn)。臺積電此次突破相當(dāng)于提前為下一代制程節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備好了 "材料答案"。
目前,應(yīng)用材料、ASML、泛林集團(tuán)等全球半導(dǎo)體設(shè)備巨頭均已積極投入對應(yīng)二硫化鉬新材料的設(shè)備研發(fā)。2026 年 6 月,ASML、臺積電與比利時(shí)微電子研究中心(imec)已聯(lián)合在標(biāo)準(zhǔn) 300mm 晶圓上成功驗(yàn)證了 50nm 柵距的二維材料晶體管集成方案,二維半導(dǎo)體正加速從實(shí)驗(yàn)室走向晶圓廠。
行業(yè)影響
隨著 AI 算力需求持續(xù)爆發(fā),全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對先進(jìn)制程的追求不斷加速。硅基材料在 1 納米以下節(jié)點(diǎn)面臨物理極限,尋找替代材料已成為全行業(yè)共識。臺積電此次技術(shù)突破不僅鞏固了其在先進(jìn)制程領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,也為整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)指明了 "后硅時(shí)代" 的技術(shù)方向。
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