賓夕法尼亞州立大學(xué)工程學(xué)院工程科學(xué)與力學(xué)的助理教授薩普塔什·達斯（Saptarshi Das）表示，我們現在生活在一個(gè)由數據驅動(dòng)的互聯(lián)網(wǎng)世界，隨之而來(lái)的是大數據對存儲和處理能力的挑戰。
而晶體管作為集成電路領(lǐng)域重要組成部分，想要存儲和處理更多的數據，就需要使用更多的晶體管。但隨著(zhù)晶體管特征尺寸的縮小，想要進(jìn)一步提升芯片性能，就需要更小更薄的半導體材料。
當前使用的三維硅材料已經(jīng)用于制作晶體管有60年左右的歷史，其尺寸幾乎已經(jīng)達到了極致。特別是5nm制程工藝后，傳統晶體管微縮提升性能難以為繼，這也使得硅在晶體管中的應用越來(lái)越具有挑戰性。
而晶體管作為集成電路領(lǐng)域重要組成部分，想要存儲和處理更多的數據，就需要使用更多的晶體管。但隨著(zhù)晶體管特征尺寸的縮小，想要進(jìn)一步提升芯片性能，就需要更小更薄的半導體材料。
當前使用的三維硅材料已經(jīng)用于制作晶體管有60年左右的歷史，其尺寸幾乎已經(jīng)達到了極致。特別是5nm制程工藝后，傳統晶體管微縮提升性能難以為繼，這也使得硅在晶體管中的應用越來(lái)越具有挑戰性。
因此，眾多科學(xué)家都在新技術(shù)、新工藝、新材料等方面一直進(jìn)行積極探索，發(fā)現二維材料有著(zhù)先天的優(yōu)勢。因為這些二維材料的產(chǎn)生厚度能夠比目前實(shí)際應用的三維硅材料薄10倍。
研究中，科學(xué)家通過(guò)使用金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)生長(cháng)了單層二硫化鉬和二硫化鎢，該技術(shù)來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)的二維晶體聯(lián)盟NSF材料創(chuàng )新平臺（2DCC-MIP）。
此外，為驗證新型二維晶體管的性能，科學(xué)家分析了與閾值電壓、亞閾值斜率、最大與最小電流之比、場(chǎng)效應載流子遷移率、接觸電阻、驅動(dòng)電流和載流子飽和速度相關(guān)的統計指標。
達斯教授指出，經(jīng)過(guò)一系列的測試證實(shí)了新晶體管的可行性，這意味著(zhù)新型晶體管不僅能夠讓下一代芯片更快、更節能，還能夠承受更多存儲和數據處理性能。
據了解，臺積電5nm制程工藝已經(jīng)量產(chǎn)，而3nm制程工藝將于今年進(jìn)行試產(chǎn)，2022年量產(chǎn)。此外，有消息稱(chēng)臺積電已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了2nm制程工藝，將在2023年上半年進(jìn)行風(fēng)險生產(chǎn)，并將在2024年開(kāi)始批量生產(chǎn)。
如果超薄二維材料晶體管進(jìn)入應用階段，那么1nm制程工藝想比也將很快實(shí)現。
