臺大攜手台積電、MIT，1奈米技術取得突破

MoneyDJ新聞 2021-05-19 08:35:21 記者 新聞中心 報導

目前矽基半導體主流製程，已進展至5奈米及3奈米節點，晶片單位面積能容納的電晶體數目，也將逼近半導體主流材料「矽」的物理極限，晶片效能無法再逐年顯著提升。

隨著矽基半導體已逼近物理極限，全球科學界都在積極尋找其他的可能材料，而科學界寄予厚望的二維材料卻苦於無法解決高電阻、低電流等問題，以至於取代矽成為新興半導體材料一事，始終是「只聞樓梯響」。

此次由臺灣大學、MIT共同發表的研究，先是由MIT團隊發現在二維材料上搭配半金屬鉍(Bi)的電極，能大幅降低電阻並提高傳輸電流，隨後台積電技術研究部門將鉍沉積製程進行優化，臺大團隊並運用氦離子束微影系統(Helium-ion beam lithography)將元件通道成功縮小至奈米尺寸，終於獲得這項突破性的研究成果。

臺大電機系暨光電所教授吳志毅說明，這項研究發現在使用鉍為接觸電極的關鍵結構後，二維材料電晶體效能不但與矽基半導體相當，又有潛力與目前主流的矽基製程技術相容，實有助未來突破摩爾定律的極限。

吳志毅表示，雖然目前還處於研究階段，但該成果能替下世代晶片提供省電、高速等絕佳條件，未來可望投入人工智慧、電動車、疾病預測等新興科技的應用中。

這項跨國合作自2019年展開，合作時間長達一年半。包括臺大、台積電、麻省理工學院等皆投入研究人力，共同為半導體產業開創新路。其中，兩名主要參與研究、論文發表的年輕博士，都曾是臺大光電所碩士生。

美國麻省理工學院畢業的博士沈品均為本論文的第一作者與通訊作者。沈品均表示，過去半導體使用三維材料，其物理特性與元件結構發展到了3奈米節點；這次研究改用二維材料，其厚度可小於1奈米(一到三層原子厚)，更逼近固態半導體材料厚度的極限。

沈品均指出，半金屬鉍的材料特性，能消除與二維半導體接面的能量障礙，且半金屬鉍沉積時，也不會破壞二維材料的原子結構。

台積電長期和臺大進行產學合作，台積電技術研究組織副處長暨台積電－臺灣大學聯合研發中心副主任林春榮表示，科學研究能夠驅動產業發展，台積電多年來致力研發、推動創新，並持續與全球知名大學合作。此次研究成果再次體現產學合作的重要性。

吳志毅也表示，這次國際合作進行的前瞻性研究，大學扮演非常重要的角色，而完成最後研究的氦離子束微影系統，現放置於臺大電機二館，機器設備投入資金高達數千萬元，全臺灣僅此一座。