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二维材料集成电路是提升芯片性能重要方向之一 目前全球仍处于探索阶段

2022-01-20 08:36      责任编辑:周圆    来源:www.newsijie.com    点击:
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二维材料集成电路是提升芯片性能重要方向之一 目前全球仍处于探索阶段

  在人工智能、物联网技术快速发展背景下,芯片的计算能力与低能耗要求不断提高,场效应晶体管是集成电路的重要元器件,随着芯片性能提升,场效应晶体管的沟道层厚度不断减薄,已经接近原子尺寸,传统的沟道材料以硅材料为主,其性能开发已经接近物理极限。在此背景下,开发二维材料集成电路成为提升芯片性能的重要方向之一。
 
  二维材料,全称为二维原子晶体材料,是电子仅可以在两个维度的纳米尺度(1-100nm)上自由运动(平面运动)的材料。二维材料概念是随着石墨烯产生而提出,除石墨烯外,研究较多的二维材料还有氮化硼、二硫化钼、二硫化钨等。根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年二维材料集成电路行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,二维材料具有带隙可调、迁移率高、散热性优等特点,在制造场效应晶体管时,可缩小产品的尺寸,并提高产品的性能,因此二维材料集成电路市场前景广阔。
 
  在我国,二维材料集成电路研究机构与高校不断增多,复旦大学较具有代表性。复旦大学微电子学院周鹏团队在二维材料集成电路研发领域投入力度大,基于晶圆级二维半导体材料,团队创新地构建了可用于乘法累加运算的新型架构;在电路晶圆级集成方面,团队提出了一种适合学术界探索的二维半导体集成电路工艺优化路线等。
 
  我国二维材料的研究也在不断深入,为二维材料集成电路行业发展奠定了良好基础,在海外,二维材料生长方法的研究成果也在不断增多。但由于二维材料对环境、工艺要求极高,无法使用传统的CMOS工艺,因此现阶段全球二维材料集成电路开发与应用研究仍处于探索阶段。
 
  受我国半导体产业规模快速扩大、技术持续提升等因素影响,我国市场对高性能集成电路需求旺盛,因此二维材料集成电路研发需求迫切。我国“十四五”国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项中,晶圆级二维半导体集成电路被列入,提出针对二维材料器件的大规模集成电路制造和设计问题,研究二维材料的低缺陷均匀生长方法、N/P型精准掺杂与界面调控、高性能互补MOS器件设计及工艺集成方法、器件物理精确解析模型。
 
  新思界行业分析人士表示,2015年以来,我国集成电路市场规模呈现持续增长态势。根据中国半导体行业协会数据显示,2020年,我国集成电路市场规模达到8848亿元,同比增长17.0%。我国集成电路市场规模不断扩大,而芯片性能要求不断提升,利好未来二维材料集成电路行业发展。
 
关键字: 集成电路 二维材料