我国研发0.6纳米鳍式场晶体管，中国芯再添助力

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视频介绍

近日，一则消息在电子科技界炸开了花，那就是山西大学韩拯博士和其他的合作者们在试验室里研制出了世界上沟道宽度最小的鳍式场效应晶体管，沟道宽仅为0.6纳米，相当于三个原子的厚度。那肯定有人会问了，什么是鳍式场效应晶体管和沟道？芯片的基本构件是晶体管，通常由源极、漏极、连接这两极的导电通道和控制通道电流的栅极，它好比一个带水栅的水路，左边有个水源（源极），右边有个水泵（漏极）在抽水，但中间有个水闸（栅极）起控制水流（电流）大小的作用，当我们逐渐把水闸拉起的时候，水流就会通过，我们拉起水闸的高度（电压）越高，水的流量就会越大，这就是晶体管的运作原理。在传统的晶体管中漏极和源极是平面的，1999年，加州伯克利大学胡正明教授成功研制出鳍式场晶体管（FinFET），开创了晶体管的三维结构。这种晶体管的特点是将半导体沟道阵列竖起来，好像一片片鱼鳍似的，这就是“鳍式晶体管”名字的由来。源极、漏极、栅极和栅极介电层镶嵌在鱼鳍沟道上，这种结构设计大大提升了电路控制，克服短沟道效应和缩短栅长，从而增加芯片的集成度，这些鳍片的厚度就是沟道宽度。好了，解释完鳍式场效应晶体管和沟道，那你知道0.6纳米是个什么概念吗？研究人员选用的材料是二硫化钼，这是一种二维原子晶体半导体。0.6纳米就是一个二硫化钼单层的厚度，即两层硫夹一层钼。目前市面上主流硅基半导体工艺中的鳍片宽度最小也有3至5纳米，他们一下子降低了一个数量级，几乎达到物理极限，也可以说是世界上最薄的晶体管了。该研究为未来超薄轻量化的芯片提供了新的研究思路，也为后摩尔时代的场效应晶体管器件的发展提供了新方案。未来中国的芯片发展，需要更多类似的研究。