芯片是由晶體管組成的,同樣的面積之下,晶體管越密集,意味著芯片工藝越先進,所以每一代的芯片工藝提升,都是以縮短晶體管導(dǎo)電溝道的長度為目標(biāo)的。
這個晶體管導(dǎo)電溝道的長度,簡稱溝道長度,也就是指芯片的工藝,比如溝道長度為5nm,代表著芯片是5nm芯片。
而為了縮短這個溝道長度,就需要高精度的光刻機,光刻機精度越高,越能夠讓溝道長度變短。
但不可否認(rèn)的是,由于目前的晶體管基本上都是平行型結(jié)構(gòu)(晶體管之間是平行擺放的),當(dāng)芯片達到3nm工藝時,要縮短溝道長度越來越難,因為會帶來嚴(yán)重的短溝道效應(yīng),同時對光刻機的精度也是要求太高了。
所以后來,科學(xué)家們研究另外一種晶體管結(jié)構(gòu),就是垂直型結(jié)構(gòu)(晶體管之間是垂直擺放的),垂直型晶體管的溝道長度,僅由材料厚度決定,這樣可在大幅度的縮短溝道長度,從而使晶體管更密集,實現(xiàn)更先進的工藝,并且不用依賴于傳統(tǒng)的高精度光刻技術(shù)。
但這種垂直型晶體管,理論很美好,現(xiàn)實卻很嚴(yán)峻,因為金屬-半導(dǎo)體間之間會形成非常不理想的接觸界面,從而破壞整個器件的溝道,增加垂直隧穿電流,使器件不受柵極調(diào)控。
但在近日,湖南大學(xué)的研究團隊,采用低能量的范德華電極集成方式,實現(xiàn)了以二硫化鉬作為半導(dǎo)體溝道的薄層甚至單原子層的短溝道垂直器件,減小了隧穿電流,使得這種垂直晶體管技術(shù),進入到了一個新的階段。
在測試中,垂直型晶體管在實現(xiàn)0.65nm的溝道長度的同時,同樣保持著較好的特性,也就意味著芯片工藝,能夠進入到1nm級別。
更重要的是,由于與平行型晶體管不同,這種垂直型晶體管技術(shù),能夠不依賴高精度光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)的限制,就可以生產(chǎn)出高制程的芯片來。
目前相關(guān)論文已發(fā)表在《自然·電子學(xué)》(Nature Electronics)雜志上,湖南大學(xué)的官網(wǎng)上也有相關(guān)的詳細報道。
不過,大家也先別太激動,目前這還只是研究,真正用到工廠生產(chǎn),可能還需要很長一段時間,但也別吐槽,任何技術(shù)的量產(chǎn),都是先有理論研究的,沒有理論研究,哪來的量產(chǎn)。