美国又一个“0”的突破？而且还是芯片？摩尔定律也要作古了？

美国又有一个“0”的突破了？这次还是芯片？摩尔定律也要作古了？

提起科技发展，尤其是计算机技术的进步，摩尔定律一直被视为这个领域的黄金法则。然而，随着技术逐步接近硅基晶体管尺寸的极限，我们是否会达到摩尔定律的天花板呢？这个问题现在似乎已经有了一个令人意外的答案。

麻省理工学院（MIT）的研究团队近日成功开发出一种基于二硫化钼（MoS2）的原子级薄晶体管，有望为芯片技术带来革命性的突破。

传统半导体芯片由块状材料制成，呈方形的3D结构，将多层晶体管堆叠起来实现更密集的集成非常困难。

科学家们于是想到用超薄的二维材料制成半导体晶体管，每个只有3个原子厚，这样就能堆叠起来制造更强大的芯片了。

然而将二维材料直接生长到硅CMOS晶圆上是一项重大挑战，因为这个过程需要大约600摄氏度的温度，而硅晶体管和电路在加热到400摄氏度以上时就可能会损坏。

麻省理工电气工程和计算机科学研究生朱佳迪（音译）和同事，开发出了一种新技术，将低温生长区与高温硫化物前体分解区分离，可以通过金属有机化学气相沉积法，以低于300℃的温度合成二维材料，并直接在8英寸的二硫化钼薄膜CMOS晶圆上生长，无需任何转移过程。

更加令人惊叹的是，这种方法不仅能生长出光滑、高度均匀的层，而且将此前需要超过一天的时间，降低到不足一个小时。

与现有的硅基晶体管相比，这种原子级薄晶体管具有更高的集成度和性能。它不仅可以在更小的面积上集成更多的晶体管，还能实现更高的电子迁移率。研究团队在论文中报告了实现的电子迁移率约为35.9 cm²/V·s，这表明该原子级薄晶体管在性能上具有很大的优势。

这意味着以后造芯片，或许可以像建大楼一样，把二维材料一层层地堆砌上去，为更密集、更强大的芯片铺平道路。

研究人员正在微调他们的技术，希望用它来生长更多堆叠的二维晶体管层。此外，他们还想探索低温生长过程在柔性表面（如聚合物、纺织品甚至纸张）中的应用，这样就可以将半导体集成到衣服或笔记本等日常用品上了。

看起来是不是极具诱惑？如果这种原子级的薄晶体管真的能够量产，就将为芯片技术的进一步发展提供一种全新的可能性，为摩尔定律的延续提供新的方向。如果真的是这样，这可能是芯片技术的革命性突破，有望为高性能计算、人工智能、物联网等领域带来重大影响，并应用于柔性电子设备，为可穿戴技术和智能纺织品等领域提供强大的支持。

这项研究发表在4月27日《自然-纳米技术》上。

论文：https://www.nature.com/articles/s41565-023-01375-6