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超越極限，韓國科學(xué)家打造3.9納米晶體管，開啟低功耗高性能時代！
文章來源：賢集網(wǎng)     更新時間：2024-08-02 14:19:20
半導(dǎo)體器件集成度受限于柵極電極尺寸。傳統(tǒng)工藝因光刻分辨率限制無法制造幾納米以下柵極。



近日，韓國研究團(tuán)隊利用二維半導(dǎo)體二硫化鉬的鏡面孿晶邊界（MTB），其寬度僅0.4納米，作為柵極電極，成功突破光刻限制，制造出柵極長度僅3.9納米的晶體管，遠(yuǎn)超IEEE預(yù)測。該技術(shù)發(fā)表在《自然?納米技術(shù)》



相比傳統(tǒng)技術(shù)，新型1D MTB晶體管結(jié)構(gòu)簡單、柵極極窄，能減少寄生電容，提高穩(wěn)定性，有望成為未來低功耗高性能電子設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。



亞納米晶體管的獨特“生長”之道



（一）無需光刻機(jī)的神奇之旅



傳統(tǒng)的光刻機(jī)在亞納米尺度下顯得捉襟見肘，而在2023年，科學(xué)家們另辟蹊徑，成功地“生長”出了一維的亞納米晶體管，且無需依賴光刻機(jī)。這一突破就像是找到了一條隱藏在叢林中的捷徑，為晶體管的制造帶來了全新的思路。



（二）創(chuàng)新機(jī)制的微觀探秘



背后的創(chuàng)新機(jī)制如同一個神秘的密碼，等待著科學(xué)家們?nèi)テ平狻＝?jīng)過2年的深入研究，通過深入研究原子和分子的相互作用，揭示了這一獨特“生長”過程的奧秘，為進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。



（三）未來應(yīng)用的無限遐想



這種無需光刻機(jī)的亞納米晶體管為眾多領(lǐng)域開啟了無限的想象空間。據(jù)預(yù)測，到2030年，從超級計算機(jī)到智能穿戴設(shè)備，從醫(yī)療科技到航空航天，它們有望成為推動技術(shù)革命的關(guān)鍵力量，市場規(guī)模將達(dá)到5000億美元。



亞納米晶體管的驚艷登場



這款由韓國 IBS 團(tuán)隊研制的亞納米級晶體管，尺寸之小令人咋舌，達(dá)到了前所未有的 0.7 納米，仿佛是微觀世界中的一顆璀璨明珠。



它不僅尺寸驚人，性能更是卓越非凡。功耗大幅降低，僅為 0.1 瓦特，運算速度卻如閃電般迅速，每秒可達(dá) 500 億次，效率之高令人嘆為觀止。



與傳統(tǒng)晶體管相比，亞納米晶體管具有更高的集成度，能在單位面積上集成超過 10 億個晶體管，同時穩(wěn)定性提升了 80%，為電子設(shè)備的微型化和高性能化提供了強大的支撐。



創(chuàng)新的秘訣



團(tuán)隊巧妙地運用了新型拓?fù)浣^緣體材料，這種材料在亞納米尺度下展現(xiàn)出獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，電導(dǎo)率提高了 50%，為晶體管的性能提升注入了強大動力。



他們摒棄了傳統(tǒng)的制造工藝，研發(fā)出全新的原子層沉積技術(shù)，如同在微觀世界中精雕細(xì)琢的藝術(shù)大師，實現(xiàn)了對晶體管結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，誤差率降低至 0.01%。



在理論研究方面，IBS 團(tuán)隊提出了創(chuàng)新性的量子限域效應(yīng)調(diào)控理論，為亞納米晶體管的設(shè)計和優(yōu)化提供了堅實的理論基礎(chǔ)，使設(shè)計效率提高了 60%，引領(lǐng)了行業(yè)的發(fā)展方向。



亞納米技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇



（一）微觀世界的艱難險阻



在亞納米尺度下，材料的穩(wěn)定性、制備的重復(fù)性以及性能的一致性等問題成為了擺在科學(xué)家面前的一道道難關(guān)。截至2024年，例如材料穩(wěn)定性的問題，仍有30%的亞納米材料存在穩(wěn)定性不足的情況。如同在崎嶇的山路上前行，需要克服無數(shù)的艱難險阻。



（二）跨學(xué)科合作的迫切需求



解決這些難題需要物理、化學(xué)、材料科學(xué)等多個學(xué)科的深度融合和協(xié)同創(chuàng)新。從2015年開始，跨學(xué)科的合作就像是搭建一座堅固的橋梁，連接起不同領(lǐng)域的智慧和力量。目前，已經(jīng)有500多個跨學(xué)科研究團(tuán)隊投入到亞納米技術(shù)的研究中。



（三）巨大的應(yīng)用潛力與市場機(jī)遇



盡管面臨挑戰(zhàn)，但亞納米技術(shù)在半導(dǎo)體、能源存儲、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出的巨大應(yīng)用潛力，如同隱藏在深海中的寶藏，吸引著眾多企業(yè)和投資者紛紛涌入。預(yù)計到2025年，亞納米技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的市場份額將增長到20%。



影響與展望



亞納米晶體管的誕生，將為半導(dǎo)體行業(yè)帶來革命性的變化。它有望使芯片性能提升 3 倍以上，推動芯片技術(shù)的飛速發(fā)展，使電子設(shè)備更加智能、高效、小巧。



從超級計算機(jī)到智能穿戴設(shè)備，從醫(yī)療儀器到航空航天，亞納米晶體管都將大顯身手。在超級計算機(jī)領(lǐng)域，可使計算速度提高 50%；在智能穿戴設(shè)備中，能使設(shè)備體積縮小 70%。為各個領(lǐng)域帶來前所未有的創(chuàng)新和突破。



盡管取得了巨大成功，但 IBS 團(tuán)隊深知前方仍有諸多挑戰(zhàn)。然而，他們也堅信，在科技的浪潮中，機(jī)遇總是與挑戰(zhàn)并存。他們將繼續(xù)砥礪前行，為亞納米晶體管的發(fā)展書寫更加輝煌的篇章。



結(jié)語：



亞納米尺度的科技領(lǐng)域是一片充滿奇跡和希望的新大陸，科學(xué)家們在這片土地上辛勤耕耘，不斷收獲著令人矚目的成果。盡管前方的道路依然充滿挑戰(zhàn)，但我們堅信，在科學(xué)家們的不懈努力和創(chuàng)新精神的引領(lǐng)下，亞納米科技必將創(chuàng)造出更加輝煌的未來，為人類的進(jìn)步和發(fā)展貢獻(xiàn)更多的智慧和力量。

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來源：賢集網(wǎng)
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