根據(jù)摩爾定律，集成電路中可以容納的晶體管數(shù)量將每18個(gè)月翻一番。這也意味著半導(dǎo)體材料的改進(jìn)對(duì)于芯片性能的提高非常重要。

　　據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)科學(xué)家在《自然-通訊》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究表明，他們已經(jīng)成功研制出一種超薄二維材料晶體管，這將大大提高未來芯片的性能。

　　賓夕法尼亞州立大學(xué)工程學(xué)院工程科學(xué)和力學(xué)助理教授薩普塔什達(dá)斯說，我們現(xiàn)在生活在一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的互聯(lián)網(wǎng)世界，隨之而來的是大數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)和處理能力的挑戰(zhàn)。

　　晶體管作為集成電路的重要組成部分，如果想要存儲(chǔ)和處理更多的數(shù)據(jù)，就需要使用更多的晶體管。然而，隨著晶體管特征尺寸的減小，需要更小和更薄的半導(dǎo)體材料來進(jìn)一步提高芯片性能。

　　目前，三維硅材料用于制造晶體管已經(jīng)有60年左右的歷史，其尺寸幾乎已經(jīng)達(dá)到極限。特別是經(jīng)過5nm工藝后，傳統(tǒng)晶體管的性能難以提高，這使得硅在晶體管中的應(yīng)用越來越具有挑戰(zhàn)性。

　　因此，許多科學(xué)家一直在積極探索新技術(shù)、新工藝和新材料，發(fā)現(xiàn)二維材料具有內(nèi)在優(yōu)勢(shì)。因?yàn)檫@些二維材料的厚度可以比目前實(shí)際使用的三維硅材料薄10倍。

　　在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們利用金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)生長(zhǎng)了單層二硫化鉬和二硫化鎢，該技術(shù)來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的二維晶體聯(lián)盟NSF材料創(chuàng)新平臺(tái)(2DCC-MIP)。

　　此外，為了驗(yàn)證新的二維晶體管的性能，科學(xué)家們分析了與閾值電壓、亞閾值斜率、與最小電流之比、場(chǎng)效應(yīng)載流子遷移率、接觸電阻、驅(qū)動(dòng)電流和載流子飽和速度相關(guān)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。

　　達(dá)斯教授指出，一系列測(cè)試已經(jīng)證明了新晶體管的可行性，這意味著新晶體管不僅可以使下一代芯片更快、更節(jié)能，還可以承擔(dān)更多的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理性能。

　　據(jù)了解，TSMC的5納米工藝技術(shù)已經(jīng)量產(chǎn)，而3納米工藝技術(shù)將于今年試制，2022年量產(chǎn)。此外，據(jù)報(bào)道，TSMC已經(jīng)成功開發(fā)了2納米工藝技術(shù)，并將于2023年上半年進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，并于2024年開始大規(guī)模生產(chǎn)。

　　如果超薄二維材料晶體管進(jìn)入應(yīng)用階段，很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)1nm工藝比。