復(fù)旦大學(xué)研發(fā)出晶圓級硅基二維互補疊層晶體管，集成度翻倍并實現(xiàn)卓越性能

IT之家 12 月 11 日消息，眾所周知，傳統(tǒng)集成電路技術(shù)使用平面展開的電子型和空穴型晶體管形成互補結(jié)構(gòu)，從而獲得高性能計算能力，但這種晶體管密度的提高主要是靠縮小單元晶體管的尺寸來實現(xiàn)。例如，大家最常見的案例就是半導(dǎo)體行業(yè)的高精度尺寸微縮，從 14>10nm>7nm>5nm（不代表實際柵距）這樣一直按照 0.7 的倍率不斷迭代。

據(jù)復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院官方公告，該學(xué)院教授周鵬、研究員包文中及信息科學(xué)與工程學(xué)院研究員萬景團隊繞過 EUV 工藝，研發(fā)出性能優(yōu)異的異質(zhì) CFET 技術(shù)。IT之家了解到，相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表于《自然 — 電子學(xué)》雜志上。

簡單來說，研究人員創(chuàng)新地設(shè)計出了一種晶圓級硅基二維互補疊層晶體管，可以在相同的工藝節(jié)點下，實現(xiàn)器件集成密度翻倍，從而獲得卓越的電學(xué)性能。

官方表示，極紫外光刻設(shè)備復(fù)雜，在現(xiàn)有技術(shù)節(jié)點下能夠大幅提升集成密度的三維疊層互補晶體管 (CFET) 技術(shù)價值凸顯，但全硅基 CFET 的工藝復(fù)雜度高且性能在復(fù)雜工藝環(huán)境下退化嚴重。

據(jù)介紹，這種硅基二維互補疊層晶體管利用成熟的后端工藝將新型二維材料集成在硅基芯片上，并利用兩者高度匹配的物理特性實現(xiàn) 4 英寸大規(guī)模三維異質(zhì)集成互補場效應(yīng)晶體管。

這種技術(shù)可以實現(xiàn)了晶圓級異質(zhì) CFET 技術(shù)。相比于硅材料，二維原子晶體的單原子層厚度使其在小尺寸器件中具有優(yōu)越的短溝道控制能力。該技術(shù)將進一步提升芯片的集成密度，滿足高算力處理器，高密度存儲器及人工智能等應(yīng)用的發(fā)展需求。

▲ 硅基二維疊層晶體管的概念、晶圓級制造與器件結(jié)構(gòu) 圖源：復(fù)旦大學(xué)官網(wǎng)