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台美携手二维材料研究 助半导体迈向1奈米
2021/05/15 05:30
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台大携手台积电研究团队，左起为沈品均博士、吴志毅教授、周昂升博士。
（台大提供）
台大+台积电+MIT 三强联手
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研究团队与氦离子束微影系统 ，由左至右为周昂升博士、吴志毅教授、沈品均博士。
（台大提供）
〔记者林晓云、杨绵杰／台北报导〕台大携手台积电、美国麻省理工学院（MIT）研究发
现，有机会成为半导体新兴材料的“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，为半导体产业开创新
路，该研究已刊登于国际期刊《自然（Nature）》。
成果登上国际期刊《Nature》
台大表示，目前“硅基半导体”主流制程，已进展至5奈米及3奈米节点，但芯片效能无法
再显著提升，科学界认为“二维材料”有机会取代“硅”成为新兴半导体材料，但“二维
材料”有“高电阻、低电流”等问题待解决。
台大、台积电和MIT自2019年展开跨国合作，时间长达1年半，论文第一作者与通讯作者是
MIT博士沈品均，台大光电所教授吴志毅和周昂升博士则为共同作者。
台大、台积电与MIT共同发表的研究，先由MIT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，台积电技术研究部门则将“铋（Bi
）沉积制程”进行优化，台大团队运用“氦离子束微影系统”将元件通道成功缩小至奈米
尺寸，终于获得突破性的研究成果。
吴志毅教授说明，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，有助于
未来突破“摩尔定律”极限，研究成果能替下世代芯片，提供省电、高速等绝佳条件，将
有助国内半导体及科技供应链，继续维持全球领先地位。
IBM本月6日率先公布2奈米芯片制程技术，称这项全球首创技术较当前用于手机、笔电的7
奈米主流芯片速度快上45%，能源效率也提升75%，可望在2024年底或2025年应用于产品上
。台积电最新年报揭露，“已进入2奈米制程技术研发阶段”，专家认为IBM率先开发2奈
米，可能增加台积电的竞争压力，但不会动摇台积电晶圆代工霸主的地位。