清华大学又实现技术突破，首个1纳米栅极长度晶体管制备成功

原标题：清华大学又实现技术突破，首个1纳米栅极长度晶体管制备成功

由于西方国家对我们的技术封锁，导致我们半导体行业发展受阻，高端芯片制造也受到限制。为了不受限于人，我们在研究光刻机的同时，也在研究除了硅基芯片之外的其他芯片——石墨烯芯片。石墨烯芯片的制造对光刻机的需求不高，可以让我们避开这个技术瓶颈。并且石墨烯芯片的性能也很好，散热表现也不错。

近日，清华大学集成电路学院教授任天令团队在小尺寸晶体管研究方面取得突破，首次制备出亚1纳米栅极长度的晶体管，其具有良好的电学性能。相关成果发表在最新一期《自然》杂志在线版上。

任天令

任天令团队巧妙利用石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和优异的导电性能，将其作为栅极，通过石墨烯侧向电场来控制垂直的二硫化钼（MoS2）沟道的开关，从而实现等效的物理栅长为0.34纳米，将栅极的尺寸极限进一步缩小到仅一层碳原子的厚度。而现在晶体管的栅极尺寸主要在12纳米以上。可以看出，这是跨度非常大的一个突破。且短时间内别人也无法超越。

晶体管作为芯片的核心元器件，越小的栅极尺寸能让芯片上集成越多的晶体管，并提升性能。但想要实现这么短的栅极尺寸也是很难的。由于石墨烯本身是平面结构，这就要求沟道是垂直结构，这是其中一个难题。另外石墨烯除了侧壁能够栅控，其表面也能栅控，因此屏蔽石墨烯表面电场也是难点。好在任天令团队开发出了自氧化铝层来对石墨烯表面电场进行屏蔽。

但现在还不能实现1纳米以下栅长晶体管从实验室成果走向产业化。任天令说：“1纳米以下栅长晶体管只是一个维度的尺寸微缩，未来还需要配合沟道的微缩，而这需要借助光刻机，比如把沟道尺寸通过极紫外（EUV）光刻进一步微缩到5纳米，并进一步实现超大规模的芯片。”

可能有人会问，这种二维薄膜有什么应用?

我相信大家都在科幻片里看见过“手机手环”，这种柔性电子屏幕就是这种二维薄膜的应用所带来的，它能让未来集成电路 更柔软、更高密度、更透明。相信未来我们有机会实现全柔性的手机、电视、电脑等电子产品。

但研究没有终点，任天令团队表示在芯片的研究路上还有更多的挑战等着他们。