后摩尔时代的芯片新赛道-2d材料

2026-06-17 10:47:381
延续摩尔定律的关键技术
二维材料晶体管具有天然的短沟道抑制能力,可有效克服硅基器件在3nm以下节点面临的量子隧穿效应为芯片性能提升提供了新的技术路径,预计可支撑摩尔定律延续至2030年后

开启异构集成新时代

同一晶圆上实现MoS₂ NMOS与WSe₂ PMOS的异质集成,为未来3D堆叠芯片、芯粒(Chiplet)技术提供了新的集成方案后端工艺(BEOL)兼容特性,可实现逻辑芯片与内存、传感器的异构集成,提升系统级性能

重构半导体产业格局

打破了硅基材料对先进制程的垄断,为后发国家提供了换道超车的技术机遇有望催生新型半导体材料产业集群,带动高端装备、特种气体等供应链环节的发展




技术突破意义重大,不仅值得重视,更是后摩尔时代芯片技术的核心里程碑

技术突破的本质:延续而非颠覆摩尔定律

物理极限的突破

实现50nm接触间距、75nm有源区宽度,等效氧化层厚度(EOT)约2nm,这是二维材料晶体管首次达到与硅基先进制程(3nm节点)相当的尺寸规格极紫外光刻(EUV)的应用确保了制程精度,解决了二维材料图案化的技术难题

性能逼近实验室水准

WSe₂ PMOS晶体管在晶圆厂环境下实现了与实验室器件相当的性能,导通电流达400µA/µm(Vg=-4V,EOT=2nm)接触电阻控制在1.5kΩ·µm(WSe₂)和20kΩ·µm(MoS₂),达到量产应用的临界阈值

高良率与稳定性验证

WSe₂晶体管晶圆级工作率超过94%,WS₂晶体管达95%,阈值电压变异性σVt=86mV,接近背栅二维FET的最低值多晶圆重复验证证明了工艺的稳健性,为规模化生产奠定基础

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