2024年1月11日，2023年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞揭曉。北京大學(xué)電子學(xué)院彭練矛院士-邱晨光研究員團(tuán)隊(duì)成果《超越硅基極限的二維晶體管問(wèn)世》入選。該成果構(gòu)筑了10納米彈道二維硒化銦晶體管，首次使得二維晶體管實(shí)際性能超過(guò)業(yè)界英特爾硅基Fin晶體管和國(guó)際半導(dǎo)體路線(xiàn)圖預(yù)測(cè)的硅極限，研制出國(guó)際上迄今速度最快、能耗最低的二維晶體管。
2023年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞揭曉現(xiàn)場(chǎng)
北大團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)證書(shū)
芯片是智能信息社會(huì)的基礎(chǔ)核心，但傳統(tǒng)晶體管接近物理極限而制約了芯片的進(jìn)一步發(fā)展。原子級(jí)二維半導(dǎo)體被認(rèn)為有潛力突破硅基技術(shù)瓶頸。全球知名半導(dǎo)體公司和研究機(jī)構(gòu)，如英特爾、臺(tái)積電、三星和歐洲微電子中心等，均對(duì)二維晶體管投入研發(fā)。然而，由于接觸、柵介質(zhì)和材料等方面的瓶頸，至今所有實(shí)現(xiàn)的二維晶體管的性能都不能媲美業(yè)界硅基晶體管。當(dāng)前已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)落后于理論預(yù)測(cè)，無(wú)法充分展示二維半導(dǎo)體的潛力。
北京大學(xué)彭練矛、邱晨光團(tuán)隊(duì)構(gòu)筑了10納米彈道二維硒化銦晶體管，創(chuàng)造性地提出“稀土釔元素誘導(dǎo)二維相變理論”，并發(fā)明了“原子級(jí)可控精準(zhǔn)摻雜技術(shù)”，從而成功克服了二維電子器件領(lǐng)域金屬和半導(dǎo)體接觸的國(guó)際難題，首次使得二維晶體管實(shí)際性能超過(guò)業(yè)界硅基10納米節(jié)點(diǎn)Fin晶體管和IRDS預(yù)測(cè)的硅基極限。將二維晶體管的電壓降到0.5V，延時(shí)僅為硅基極限的1/4，功耗降為1/3，室溫彈道率提升至所有晶體管最高紀(jì)錄83%，研制出國(guó)際上迄今速度最快、能耗最低的二維晶體管，該技術(shù)有望在未來(lái)亞1nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高速低功耗芯片。相關(guān)成果2023年3月22日發(fā)表于《自然》（Nature,616,470-475,2023），入選ESI高被引論文（Top 1%）和熱點(diǎn)論文（Top 0.1%），第一作者為電子學(xué)院博士研究生姜建峰和徐琳博士。
北大團(tuán)隊(duì)所研制的高能效彈道二維晶體管
二維集成電路技術(shù)展望
多位國(guó)際審稿人認(rèn)為該突破解決了二維電子學(xué)領(lǐng)域多個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，將推動(dòng)二維電子學(xué)發(fā)展進(jìn)入新階段；被Nature、Nature Review Materials、Nature Electronics、Nature communications等期刊正面引用，評(píng)價(jià)為“迄今為止速度最快能耗最低的二維晶體管”；被集成電路頂級(jí)會(huì)議VLSI列入2023年度全球芯片技術(shù)器件方向重大進(jìn)展；被全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造公司Intel在國(guó)際電子器件大會(huì)IEDM中列為首次滿(mǎn)足集成電路業(yè)界需求的二維晶體管；被《中國(guó)科學(xué)報(bào)》、Nature Asia、《光明日?qǐng)?bào)》等媒體報(bào)道，認(rèn)為本研究“突破了常規(guī)芯片的技術(shù)瓶頸，首次展示出二維半導(dǎo)體的高能效優(yōu)勢(shì)”。
2023年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞、世界十大科技進(jìn)展新聞?dòng)芍袊?guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院主辦，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部工作局、中國(guó)工程院辦公廳、中國(guó)科學(xué)報(bào)社等承辦，由全體中國(guó)科學(xué)院院士和中國(guó)工程院院士投票選出。“雙十”評(píng)選活動(dòng)自1994年至今已舉行30次，是科技領(lǐng)域歷史最悠久的評(píng)選活動(dòng)之一，年度中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞和世界十大科技進(jìn)展新聞，旨在向公眾傳播國(guó)內(nèi)外科技發(fā)展動(dòng)態(tài)，普及科學(xué)技術(shù)。一起來(lái)看2023年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞↓↓↓
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