而晶體管作為集成電路領(lǐng)域重要組成部分，想要存儲(chǔ)和處理更多的數(shù)據(jù)，就需要使用更多的晶體管。但隨著晶體管特征尺寸的縮小，想要進(jìn)一步提升芯片性能，就需要更小更薄的半導(dǎo)體材料。
當(dāng)前使用的三維硅材料已經(jīng)用于制作晶體管有60年左右的歷史，其尺寸幾乎已經(jīng)達(dá)到了極致。特別是5nm制程工藝后，傳統(tǒng)晶體管微縮提升性能難以為繼，這也使得硅在晶體管中的應(yīng)用越來越具有挑戰(zhàn)性。
因此，眾多科學(xué)家都在新技術(shù)、新工藝、新材料等方面一直進(jìn)行積極探索，發(fā)現(xiàn)二維材料有著先天的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)檫@些二維材料的產(chǎn)生厚度能夠比目前實(shí)際應(yīng)用的三維硅材料薄10倍。
研究中，科學(xué)家通過使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)生長(zhǎng)了單層二硫化鉬和二硫化鎢，該技術(shù)來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的二維晶體聯(lián)盟NSF材料創(chuàng)新平臺(tái)（2DCC-MIP）。
此外，為驗(yàn)證新型二維晶體管的性能，科學(xué)家分析了與閾值電壓、亞閾值斜率、最大與最小電流之比、場(chǎng)效應(yīng)載流子遷移率、接觸電阻、驅(qū)動(dòng)電流和載流子飽和速度相關(guān)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。
達(dá)斯教授指出，經(jīng)過一系列的測(cè)試證實(shí)了新晶體管的可行性，這意味著新型晶體管不僅能夠讓下一代芯片更快、更節(jié)能，還能夠承受更多存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理性能。
據(jù)了解，臺(tái)積電5nm制程工藝已經(jīng)量產(chǎn)，而3nm制程工藝將于今年進(jìn)行試產(chǎn)，2022年量產(chǎn)。此外，有消息稱臺(tái)積電已經(jīng)成功開發(fā)了2nm制程工藝，將在2023年上半年進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，并將在2024年開始批量生產(chǎn)。
如果超薄二維材料晶體管進(jìn)入應(yīng)用階段，那么1nm制程工藝想比也將很快實(shí)現(xiàn)。
