[新聞] 積體電路製程重大突破 台團隊研究登國際

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積體電路製程重大突破 台團隊研究登國際期刊


【大紀元2018年11月21日訊】（大紀元記者鍾元台北報導）台灣國立成大物理系教授吳忠
霖與同步輻射研究中心陳家浩博士所組成的研究團隊，研發出僅有單原子層厚度、約0.7
奈米，且具優異邏輯開關特性的二硒化鎢（WSe2）二極體，並在自然通訊雜誌上發表成果
。

半導體技術蓬勃發展，即將面臨積體電路微縮化的三奈米製程極限，因此科學家除改善積
體電路中電晶體的基本架構外，也積極尋找具有優異物理特性且能微縮至原子尺度（<1奈
米）的電晶體材料。

中華民國科技部、國立成功大學、與國家同步輻射研究中心的支持下，台灣團隊在積體電
路研發上有重大突破。學者找到0.7奈米電晶體材料，此二維單原子層二極體的誕生，更
加輕薄，效率更高，除了可超越「摩爾定律」進行後矽時代電子元件的開發，以追求元件
成本/耗能/速度最佳化的產業價值外，並可滿足未來人工智慧晶片與機器學習所需大量計
算效能的需求。

二維材料具有許多獨特的物理與化學性質，科學家相信這些性質能為計算機和通信等多方
領域帶來革命性衝擊。其中與石墨烯（Graphene）同屬二維材料的二硒化鎢，是一種過渡
金屬二硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides, 簡稱TMDs）。

研究團隊表示，二硒化鎢能夠在單化合原子層的厚度（約0.7奈米）內展現絕佳的半導體
傳輸特性，相比以往的傳統矽半導體材料，除了厚度上已超越三奈米的製程極限外，可完
全滿足次世代積體電路所需更薄、更小、更快的需求。

研究團隊利用同時兼具高亮度/高能量解析/高顯微力的台灣「三高」同步輻射光源，成功
觀察到可以利用乘載二維材料的鐵酸鉍（BiFeO3）鐵電氧化物基板，能有效地在奈米尺度
下改變單原子層二硒化鎢半導體不同區域的電性。吳忠霖教授表示，相較以往只能利用元
素參雜或加電壓電極等改變電性的方式，本研究無需金屬電極的加入，為極重大的突破。

這項研究利用單層二硒化鎢半導體，與鐵酸鉍氧化物所組成的二維復合材料，展示了調控
二維材料電性無需金屬電極的加入，就能打開和關閉電流以產生1和0的邏輯訊號，這樣能
大幅降低電路製程與設計的複雜度，以避免短路、漏電、或互相干擾的情況產生。此外，
由於二維材料的厚度極薄，能如同現今先進的晶圓3D堆疊技術一樣，透過堆疊不同類型的
二維材料展現不同的功能性。

研究團隊說，透過這項研究成果，未來若能將此微縮到極限的單原子層二極體組合成各種
積體電路，由於負責運算的傳輸電子被限定在單原子層內，因此能大幅地降低干擾並能增
加運算速度，預期可超過現今電腦的千倍、萬倍，而且所需的能量極少，大量運算時也不
會耗費太多能量達到節能的效果。

科技部表示，這項研究成果將對數位科技發展帶來重大的影響，也許手機充電一次就能連
續使用一個月，而以現階段積極發展的自動駕駛汽車來說，如果所有的感測、運算速度都
比現在快上千、萬倍，行駛霹靂車再也不是夢想。

https://goo.gl/Qtz74D


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推 yaolling: 看到TMD不爭氣的邪笑
推 lavenderktyn: Z方向上的0.7nm 跟人家XY方向上的3nm比不是怪怪的嗎
推 thewid: 3nm不是xy方向的3nm 現在鰭式不是都看等效嗎？
推 acomi002: 先觀望
推 jason222333: 就是可以做更薄的意思嗎？
推 ljsnonocat2: 感覺記者的理解力怪怪的  厚度跟長度分不清
推 rexptt: 十
推 xiemark: 之前開發SiGe的HBT，中間Base層厚度非常難控制，導致HBT
→ xiemark: 的Beta在wafer上差異太大。單層不知如何控制?
推 lovebridget: 老闆：很好很好 下去領22k
→ lovemost: 阿咧，我真的看不懂
推 goodboy98: 這以前有跟老師討論過，跟我認知的差不多
推 Rylix: 開發到量產會不會良率很難提高
→ Rylix: 這也太精準
推 jjvh: TMD二極體說能用一個月電量是怎樣,IC又不是二極體主導
推 gp61g42ji31: 翻譯：請給我肝臟
推 z2243390: 上nature的paper 還能被鄉民靠杯
→ cchsiao: 樓上看清楚，是自然通訊雜誌，和nature比？impact factor
→ cchsiao: 就差好幾倍了，是要比什麼？
推 yeeeeouo: 看起來是單層WSe2的PN junction device ，製程上問題爆
→ yeeeeouo: 多的...
推 teleportcat: 厚度？
→ jumpout: nature communication 和nature差多了
推 chencjj: 十
推 youkiller: 點數差一半
→ youkiller: 但還行辣
→ nctubd: 只是發一篇要繳15萬台幣就是了
推 john0302: 我只相信GG的研發 才能量產  其他都是理論派