半导体|中国碳基半导体研究团队再登顶刊！为3nm制程提供另一种选择
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8月26日消息 ， 就在两天前 ， 北京大学一支碳纳米半导体材料研究团队登上全球顶级学术期刊《自然·电子学》 ， 该课题组研发出一种可“抗辐射”的碳纳米管晶体管和集成电路、可用于航天航空、核工业等有较强辐照的特殊应用场景 。 此项研究成果意味着我国碳基半导体研究成功突破抗辐照这一世界性难题 ， 为研制抗辐照的碳基芯片打下了坚实基础 。
“碳纳米管（CNT）具有优异的电学性能、准一维晶格结构、化学稳定性好、机械强度高等特点 ， 是构建新型CMOS晶体管和集成电路的理想半导体沟道材料 ， 有望推动未来电子学的发展 。 并且 ， 由于碳纳米管具有强碳-碳共价键、纳米尺度横截面积、低原子数等特点 ， 可以用来发展新一代超强抗辐照集成电路技术 。 但如何将碳纳米管的超强抗辐照潜力真正发挥出来 ， 却是全世界科学家面临的几大难题之一 。 ”联合研究组成员、北京大学碳基电子学中心副主任张志勇教授说 。
其实 ， 这已经是这支团队今年第二度登上顶级学术期刊 。 早在5月份 ， 这支团队就凭借一种创新的碳纳米管晶体管制备方法登顶《科学》 。 那么 ， 这种频频受到顶级期刊青睐的“碳纳米管晶体管”到底是什么？又有什么研究意义？
要搞清这个问题 ， 还要从半导体行业的黄金定律“摩尔定律”说起 。
摩尔定律预言 ， 集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔两年会增加一倍 。 只要芯片上晶体管的数目按照预言增加 ， 芯片行业就能稳吃红利 。
【半导体|中国碳基半导体研究团队再登顶刊！为3nm制程提供另一种选择】可惜的是 ， 摩尔定律指明了半导体行业应该追逐的方向 ， 但没有指出一条道路 。
从1995年开始 ， 对晶体管尺寸即将达到极限的预言不断被抛出 。 为了阻止“摩尔定律将终结”这把悬顶之剑落下 ， 一部分学界、业界研究者几番力挽狂澜 ， 通过改进晶体管架构、改良制造设备来为摩尔定律“续命” 。
另一边 ， 一群“特立独行”的的研究者却把目光放在了半导体材料上 。 他们提出 ， 干脆换用其他材料制备晶体管 ， 放弃硅基材料这盘“死棋” 。 而在众多替代材料中 ， 碳纳米管材料最被看好 。 今年五月份 ， 我国北京大学研究团队在制备碳纳米管方面取得了世界先进性成果 ， 有望把芯片制程推进3nm以下！就在两天前 ， 北京大学研究团队在碳纳米半导体材料方面的最新进展又被学术期刊《自然·电子学》收录 。
其实早在2008年 ， ITRS研究报告曾明确指出 ， 未来的研究重点应聚焦于碳基电子学 。
除了是芯片产业的“明日之子” ， 碳纳米管晶体管对我国芯片产业更有别样的意义 。 今年 ， 美国对我国的芯片技术的进出口管制进一步收紧 。 华为首当其冲 ， 而华为背后是整个国内产业链受到了冲击 。
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