清大研究助半導體產業突破摩爾定律極限,登《自然奈米科技》7月封面

清大研究助半導體產業突破摩爾定律極限,登《自然奈米科技》7月封面
合影為清大鄭弘泰教授(左2)、國科會自然處羅夢凡處長(左3)、清大劉昌樺副教授(右3)。Photo Credit: 國科會

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劉昌樺解釋,新型凡德瓦爾異質結構可以克服三維材料的限制,讓電子操控技術更精進,可應用在厚度僅3顆原子的二維材料上,提升半導體製程技術,也就是說,未來若能應用到產業,可望將半導體製程再往摩爾定律極限推進。

(中央社)隨著半導體產業循摩爾定律逼近矽材料物理極限,國科會補助清華大學團隊研究開發出新材質,提升操控電子技術,可望推進半導體邁向1奈米等更加前瞻製程,研究成果獲選成為國際知名學術期刊《自然奈米科技》(Nature Nanotechnology)7月號封面。

清華大學電機系暨光電所副教授劉昌樺、物理系教授鄭弘泰、電機系暨電子所特聘教授邱博文團隊,透過國家科學及技術委員會經費補助研究,成功開發出新型凡德瓦爾異質結構,並於昨(24)日舉辦記者會發表成果。

半導體工業循著摩爾定律發展約半世紀,已逐漸逼近矽材料物理極限,目前業界使用三維材料製造半導體元件,若要達成更高效能運算,需要使用二維材料製造工藝,但仍需克服漏電挑戰,以延續摩爾定律。

所謂摩爾定律,是指一塊晶片上所容納電晶體數量,隨著製程技術提升,每18個月就會翻倍,效能跟著提升,不過摩爾定律極限是指,電晶體縮小到矽材料物理極限,最終無法突破最大效能。

為突破摩爾定律極限,晶圓代工龍頭廠台積電也投入相關研究。

劉昌樺解釋,新型凡德瓦爾異質結構可以克服三維材料的限制,讓電子操控技術更精進,可應用在厚度僅3顆原子的二維材料上,提升半導體製程技術,也就是說,未來若能應用到產業,可望將半導體製程再往摩爾定律極限推進。

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圖片來源:《自然奈米科技》7月號封面
清華大學電機系暨光電所副教授劉昌樺、物理系教授鄭弘泰、電機系暨電子所特聘教授邱博文團隊,透過國家科學及技術委員會經費補助研究,成功開發出新型凡德瓦爾異質結構,研究成果獲選為《自然奈米科技》(Nature Nanotechnology)7月號封面

至於這項研究最快何時能應用到產業界,劉昌樺解釋,目前還要克服多項挑戰,例如二維半導體要使用磁性材料,得以生長在大面積材料,做元件增列,這部分可能還需要5到10年時間。

至於研究能否運用到量子電腦或運算?劉昌樺說,此研究實現了電控量子位元,但還要進一步發展量子訊號傳輸、偵測技術,若實現就可達成量子運算。

國科會自然科學及永續研究發展處長羅夢凡說明,半導體產業是台灣核心產業,半導體元件愈做愈小,現在從3奈米已快做到1奈米以下,原先的元件運作物理機制將不再可行。

羅夢凡解釋,藉由異質堆疊,用電控產生電子能谷極化操作,可發射自旋極化的電洞到中間二維材料,這能增加半導體元件的資訊儲存、計算能力,對下世代半導體開發具很大應用潛力。

國科會表示,研究成果已在今年5月正式發表於國際知名學術期刊《自然奈米科技》上 ,並獲選為期刊7月份封面。

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責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航