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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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