首例低功耗二維環(huán)柵晶體管問世速度最快能耗最低

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2025-02-22 18:26:09 光明網(wǎng)

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院彭海琳教授團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)電子學(xué)院邱晨光研究員團(tuán)隊(duì)合作,，成功研制出世界首例低功耗高性能二維環(huán)柵晶體管及邏輯單元。這種晶體管的速度和能效超越了硅基物理極限,，成為目前速度最快,、能耗最低的晶體管。這項(xiàng)成果有望推動(dòng)芯片領(lǐng)域的新一輪技術(shù)革新,，為我國先進(jìn)制程集成電路制造技術(shù)的發(fā)展贏得主動(dòng)。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料》上,。

二維環(huán)柵晶體管結(jié)合了二維半導(dǎo)體材料和全環(huán)繞柵極結(jié)構(gòu),。盡管這類晶體管被認(rèn)為是未來集成電路芯片功耗縮放與性能釋放的最優(yōu)解之一，但當(dāng)前最高水平的二維環(huán)柵晶體管在性能和功耗方面仍無法與主流硅基晶體管相媲美,，且缺乏規(guī)?；苽洚愘|(zhì)結(jié)的技術(shù)手段。

為解決這些問題,，彭海琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)使用自主研發(fā)的新型高遷移率鉍基二維半導(dǎo)體材料（硒氧化鉍,，Bi2O2Se）及其高介電常數(shù)自然氧化物柵介質(zhì)（Bi2SeO5），制作了先進(jìn)的二維環(huán)柵晶體管。這種材料制成的控制柵極可以非常薄且不漏電,，提升了算力并降低了能耗,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在相同工作條件下,，他們研制的鉍基二維環(huán)柵晶體管性能超越了英特爾,、臺(tái)積電、三星等公司報(bào)道的最先進(jìn)的環(huán)柵晶體管,，運(yùn)算速度和能效均超過當(dāng)前商用硅基晶體管的最佳水平,。

該研究不僅展示了我國科學(xué)家自主開發(fā)材料體系的能力，還為下一步規(guī)模邏輯器件量產(chǎn)積累了經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)階段,，這種晶體管可用于制造高性能傳感器和柔性電子器件，并展現(xiàn)出更大的潛力,。研究人員正進(jìn)一步探索其應(yīng)用前景,，預(yù)計(jì)未來可能實(shí)現(xiàn)傳感、存儲(chǔ),、計(jì)算一體化集成功能,，引發(fā)更具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)革新。

(責(zé)任編輯：張小花 TT1000)

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