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台大MIT台積電獲1nm晶片材料

By on May 18, 2021

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室」

左起：研究團隊成員包括MIT的沈品均博士、台大的吳志毅教授及周昂昇博士。（台灣大學圖片）

左起：研究團隊成員包括MIT的沈品均博士、台大的吳志毅教授及周昂昇博士。（台灣大學圖片）

半導體行業一直追求在晶片內容納更多電晶體。台灣大學與台積電、美國麻省理工學院（MIT）的最新研究發現，二維材料結合半金屬鉍（Bi）能達到極低的電阻，有望把半導體晶片的製程進一步降至1nm（納米）以下，研究已發表在期刊《自然》（Nature）上。

助延續摩爾定律

現時矽基半導體晶片，步向支持3nm製程，但由於逼近物理極限，如要延續摩爾定律（Moore’s Law），必須尋找其他替代材料。科學界對二維材料寄予厚望，卻無法解決其高電阻、低電流等問題。有見及此，台大、台積電及MIT自2019年起，開展為期一年半的跨國合作。

台大運用氦離子束微影系統，將元件通道縮小至納米尺寸。（台灣大學圖片）

台大運用氦離子束微影系統，將元件通道縮小至納米尺寸。（台灣大學圖片）

事緣MIT團隊首先發現，在二維材料搭配半金屬鉍的電極，能大幅降低電阻，並提高傳輸電流；其後台積電的技術研究部門，把鉍沉積製程加以優化。下一步，台大團隊運用「氦離子束微影系統」（Helium-ion Beam Lithography），把元件通道縮小至納米尺寸，終獲得這項突破性研究成果。

下世代省電高速產品

這次研究改用二維材料，其厚度可小於1nm，相當於一至三層原子，逼近固態半導體材料厚度的極限。有關成果能為下一世代晶片提供省電、高速等絕佳條件，日後有望應用於人工智能、電動車、疾病預測等新興科技上。

台大電機系暨光電所吳志毅教授指出，參與研究的氦離子束微影系統，投資額高達數千萬新台幣；機器現放置於台大電機二館，目前全台灣僅此一座。他感謝科技部與台積電的支持，又期望把是次研究成果，回饋給當地產業界。

二維材料厚度小於一納米，相當於一到三層原子。（台灣大學圖片）

二維材料厚度小於一納米，相當於一到三層原子。（台灣大學圖片）

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