入选十大！北京大学成果破解国际难题
入选十大！北京大学成果破解国际难题
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2024年1月11日， 2023年中国十大科技进展新闻揭晓 。北京大学电子学院彭练矛院士-邱晨光研究员团队成果《超越硅基极限的二维晶体管问世》入选。该成果构筑了10纳米弹道二维硒化铟晶体管，首次使得二维晶体管实际性能超过业界英特尔硅基 Fin 晶体管和国际半导体路线图预测的硅极限，研制出国际上迄今速度最快、能耗最低的二维晶体管。
△2023年中国十大科技进展新闻揭晓现场
△北大团队获奖证书
芯片是智能信息社会的基础核心，但传统晶体管接近物理极限而制约了芯片的进一步发展。原子级二维半导体被认为有潜力突破硅基技术瓶颈。 全球知名半导体公司和研究机构，如英特尔、台积电、三星和欧洲微电子中心等，均对二维晶体管投入研发。然而，由于接触、栅介质和材料等方面的瓶颈，至今所有实现的二维晶体管的性能都不能媲美业界硅基晶体管。当前已有实验结果远落后于理论预测，无法充分展示二维半导体的潜力。
北京大学彭练矛、邱晨光团队构筑了 10 纳米弹道二维硒化铟晶体管，创造性地提出“稀土钇元素诱导二维相变理论”，并发明了“原子级可控精准掺杂技术”，从而成功克服了二维电子器件领域金属和半导体接触的国际难题，首次使得二维晶体管实际性能超过业界硅基10纳米节点 Fin 晶体管和 IRDS 预测的硅基极限。将二维晶体管的电压降到 0.5V ，延时仅为硅基极限的 1/4 ，功耗降为 1/3 ，室温弹道率提升至所有晶体管最高纪录 83% ，研制出国际上迄今速度最快、能耗最低的二维晶体管，该技术有望在未来亚 1nm 技术节点实现高速低功耗芯片。相关成果 2023 年 3 月 22 日发表于《自然》（ Nature ,616,470-475,2023 ）， 入选 ESI 高被引论文 （Top 1%） 和热点论文 （Top 0.1%）， 第一作者为电子学院博士研究生姜建峰和徐琳博士。
△北大团队所研制的高能效弹道二维晶体管
△二维集成电路技术展望
多位国际审稿人认为该突破解决了二维电子学领域多个关键挑战，将推动二维电子学发展进入新阶段；被 Nature、Nature Review Materials、Nature Electronics、Nature communications 等期刊正面引用，评价为“迄今为止速度最快能耗最低的二维晶体管”；被集成电路顶级会议 VLSI 列入 2023 年度全球芯片技术器件方向重大进展；被全球领先的半导体制造公司 Intel 在国际电子器件大会 IE DM 中列为首次满足集成电路业界需求的二维晶体管；被《中国科学报》、 Nature Asia 、《光明日报》等媒体报道，认为本研究“突破了常规芯片的技术瓶颈，首次展示出二维半导体的高能效优势”。
来源：北大官微、北京大学电子学院、光明网,转载自公众号“北大科研”
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