IBM 2奈米不够看 台大携手台积电宣布1奈米技术有突破
2021-05-18 17:33 经济日报 / 记者谢佳雯/台北即时报导
日前IBM率先发表2奈米制程芯片后，全世界半导体业界都感到震惊，台湾大学则是宣布携
台积电（2330）、美国麻省理工学院（MIT）研究发现二维材料结合半金属铋能达到极低
的电阻，有助于实现半导体1奈米以下的艰钜挑战。
台湾领先全球的半导体芯片产业，不断追求精密细小的极限挑战。随着硅基半导体已逼近
物理极限时，全球科学界都在积极寻找其他的可能材料。
台湾大学携手台积电、MIT发表最新研究，二维材料结合半金属铋能达到极低的电阻，接
近量子极限，有助于实现半导体1奈米以下的艰钜挑战。这项研究已于《自然》期刊（
Nature）公开发表。
目前硅基半导体主流制程，已进展至5奈米及3奈米节点，芯片单位面积能容纳的电晶体数
目，也将逼近半导体主流材料“硅”的物理极限，芯片效能无法再逐年显著提升。
一直以来科学界对二维材料寄予厚望，却苦于无法解决二维材料高电阻、及低电流等问题
，以至于取代硅成为新兴半导体材料一事，始终是“只闻楼梯响”。
此次由台湾大学、MIT共同发表的研究，首先由美国麻省理工团队发现在二维材料上搭配
半金属铋（Bi）的电极，能大幅降低电阻并提高传输电流。
随后台积电技术研究部门（Corporate Research）将铋（Bi）沉积制程进行优化，台大团
队并运用氦离子束微影系统(Helium-ion beam lithography)将元件通道成功缩小至奈米
尺寸，终于获得这项突破性的研究成果。
台大电机系暨光电所吴志毅教授进一步说明，这项研究发现，在使用铋为接触电极的关键
结构后，二维材料电晶体的效能不但与硅基半导体相当，又有潜力与目前主流的硅基制程
技术相容，实有助于未来突破摩尔定律的极限。
吴志毅指出，虽然目前还处于研究阶段，但该成果能替下世代芯片提供省电、高速等绝佳
条件，未来可望投入人工智能、电动车、疾病预测等新兴科技的应用中，民众都能受惠。
这项跨国合作自2019年展开，合作时间长达一年半。包括台大、台积电、麻省理工学院等
皆投入研究人力，共同为半导体产业开创新路。其中，两名主要参与研究、论文发表的年
轻博士，都曾是台大光电所硕士生。
美国麻省理工学院毕业的沈品均博士，为本论文的第一作者与通讯作者。沈品均表示，过
去半导体使用三维材料，其物理特性与元件结构发展到了3奈米节点。这次研究改用二维
材料，其厚度可小于1奈米 (一到三层原子厚)，更逼近固态半导体材料厚度的极限。
沈品均博士表示，半金属铋的材料特性，能消除与二维半导体接面的能量障碍，且半金属
铋沉积时，也不会破坏二维材料的原子结构。
而在台大，则由台大电机系暨光电所吴志毅教授、周昂升博士参与研究，分别为论文的共
同作者。
周昂升博士提到，台大团队于此研究中主要负责开发奈米级元件。能让台大和麻省理工有
机会发展国际合作，台积电和科技部支持的产学大联盟计画功不可没。
台积电长期和台大进行产学合作，台积电技术研究组织副处长暨台积电－台湾大学联合研
发中心副主任林春荣表示，科学研究能够驱动产业发展，台积公司多年来致力研发、推动
创新，并持续与全球知名大学合作。此次的研究成果再次体现了产学合作的重要性。
吴志毅教授最后有感而发地说，这次国际合作进行的前瞻性研究，大学扮演非常重要的角
色，完成最后研究的氦离子束微影系统，现放置于台大电机二馆，机器设备投入资金高达
数千万元，全台湾仅此一座，台大由衷感谢科技部与台积电的支持。
https://udn.com/news/story/7240/5467530
出得了实验室量产再说吧