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复旦大学团队成功研制新型微电子器件
2022-08-10 10:53:37   来源:火狐体育官网app   作者:火狐体育平台app下载   点击:1

  最新一期美国《科学》杂志刊发了复旦大学微电子学院张卫团队的最新科研论文,该团队提出并成功研制了一种新型的微电子基础器件:半浮栅晶体管。这是我国科学家在该顶级学术期刊上发表的第一篇微电子器件领域的原创性成果。

  “半浮栅晶体管作为一种新型的微电子基础器件,它的成功研制有助于我国掌握集成电路的核心器件技术。”张卫说。

  据估算,目前晶体管仅在电脑CPU、内存和数码相机感光器件三大领域就至少有上千亿美元的市场,半浮栅晶体管技术完全可以让这些产品的性能实现大幅度提升。

  晶体管是构成电子芯片的基础材料,过去主要有两类,一种叫MOS晶体管,它简单的结构很适合进行高速运算,但是一断电就会丢失数据。另一种晶体管叫做浮栅晶体管,常用的U盘等闪存芯片就采用了这种晶体管的器件,它增加了一个叫浮栅的中间层,适合对数据进行长时间保存,但是运行速度要慢得多。

  多年来,全世界的科技和产业界都想结合这两种晶体管的长处、弥补它们的缺陷,却一直没有能实现。如今,复旦大学科研团队率先解决了这个难题,就是在原来浮栅晶体管的结构中嵌入一个可以控制电流的小晶体管。

  复旦大学科研团队把一个隧穿场效应晶体管(TFET)和浮栅器件结合起来,构成了一种全新的“半浮栅”结构的器件,即半浮栅晶体管。打个比方,原来在浮栅晶体管中,电子需要穿过的是一堵“钢筋水泥墙”,而在半浮栅晶体管中只需要穿过“木板墙”,“穿墙”的难度和所需的电压得以大幅降低,而速度则明显提升。这种结构设计可以让半浮栅晶体管的数据擦写更容易、更迅速,整个过程都可以在低电压条件下完成,为实现芯片低功耗运行创造了条件。

  “目前,我国的集成电路技术跟国际领先水平还有不小的距离。”张卫教授说。而技术基础薄弱、投入较少以及高端人才缺乏是主要原因。半浮栅晶体管的发明及产业化推广,实际上是通过新型基础器件的技术优势来弥补我国IC企业在核心技术上的差距。如果将新器件技术转化为生产力,中国集成电路企业可以在某些应用领域大幅减少对国外技术的依赖,并形成具有极强竞争力的自主核心技术。

  张卫教授的团队在半浮栅晶体管相关技术上已申请了10多项专利。但让人担忧的是,半浮栅晶体管作为基础核心器件技术,如果没有国内企业的合作开发和及时跟进,很有可能被国外大公司率先采用。

  “对于一项新的技术发明,我们还需要不断完善和夯实基础,这需要政府和相关部门的大力支持。另外,产业化的推广还要加强产学研的紧密合作。”张卫说,“我们希望能够有设计和制造伙伴与我们进行对接,向产业化推进。”张卫表示,设计公司出产品、制造企业生产、复旦大学提供技术支持,只有三方紧密合作才能实现半浮栅晶体管技术的产业化。(记者周凯周扬清)

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