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导读

小到什么程度呢？0.6纳米，三个原子的厚度！

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本视频发布于2021年1月23日，播放量已超五百万

精彩呈现：

最近，我看到一篇文章《山西大学85后科学家制造出世界上最薄的鳍式晶体管，突破半导体工艺，曾获Physics World年度十大物理学突破》，说的是山西大学光电研究所教授兼中国科学院金属研究所研究员韩拯博士的一个重大成果。他和湖南大学与金属所的合作者们一起，制备出了沟道宽度最小的鳍式场效应晶体管（FinFET）。

小到什么程度呢？0.6纳米，三个原子的厚度！ 如果你不知道鳍式场效应晶体管和沟道宽度是什么意思，这很正常。一个入门的办法，是看一下我在2020年观视频年终秀上的演讲《中国芯片的正道何在？——袁岚峰2020年11月29日观视频答案年终秀演讲》。 芯片中的基本元件是晶体管，它好比一个带水闸的水路。左边有个水源，右边有个水泵在抽水。但中间有个水闸，在水闸关闭时，是没有水流的。

然后我们逐渐把水闸升起。一开始，水闸的底部仍然在水槽里，所以还是没有水流。当水闸底部升到水槽之上，就开始有水流了。水闸升得越高，水流就变得越大。 把水流换成电流，这就是对晶体管的描述。左边的水源、右边的水泵和中间的水闸，就对应晶体管的三个极，源极、漏极和栅极。水闸的高度，就对应栅极上的电压。 下一个问题是：鳍式场效应晶体管是什么？ 在传统的晶体管中，源极和漏极是平面的。1999年，加州大学伯克利分校胡正明教授开发出了鳍式场效应晶体管，即把半导体沟道阵列竖起来，就像一片片鱼鳍似的。这就是“鳍式”（Fin）这个名字的由来。源极、漏极、栅极和栅极介电层，再包覆在鱼鳍沟道上。

这种设计可以大幅改善电路控制，克服短沟道效应，大幅缩短栅长，增加集成度，已经成为主流技术。这些鳍片的厚度，就是新闻里提到的沟道宽度。 好，了解了鳍式场效应晶体管，你的知识水平就超过了99.9%的人。 韩拯等人选用的材料是MoS2，这是一种二维原子晶体半导体。0.6纳米就是一个MoS2单层的厚度，即两层S夹一层Mo。主流硅基半导体工艺中的鳍片宽度最小也有3至5纳米，他们一下子降低了一个数量级，几乎达到物理极限。

在电子学的发展历程中，中国一直是个学习者、追赶者。我们的新闻一向是：别人做出了什么什么，我们不甘落后，也做出了什么什么，即使还不如别人，至少是可以用了，诸如此类。老有人想着弯道超车，实际上就是对在直道上追赶别人丧失了希望。 韩拯等人的成果，是少见的中国对基础研究的贡献。只有当这样的成果越来越多，中国才能堂堂正正地掌握技术的制高点。这才是正道，我们要走正道！

扩展阅读：

中国芯片的正道何在？——袁岚峰2020年11月29日观视频答案年终秀演讲 山西大学85后科学家制造出世界上最薄的鳍式晶体管，突破半导体工艺，曾获Physics World年度十大物理学突破中兴、芯片和技术战争 | 科技袁人从芯片到星辰大海——袁岚峰2018年6月20日在上海音乐厅的演讲 | 科技袁人 碳基半导体、弯道超车与楚王失弓 | 袁岚峰 了解历史，才知道中国芯片如何胜出 | 袁岚峰

背景简介：袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。

责任编辑：祝阳