二维半导体晶体管大规模三维集成加速摩尔定律演进
宾州州立大学实现万器件级单体3D集成
摩尔定律面临物理极限:最先进芯片已集成~500亿晶体管/指甲盖面积。Saptarshi Das团队在Nature发表研究,首次用过渡金属二硫属化物(TMD)二维晶体管实现大规模单体三维集成(Monolithic 3D Integration),兼顾“More Moore”与“More than Moore”。
单体3D集成优势
- 垂直互连密度最高:无微凸块键合,节省空间
- 工艺温度<200°C,兼容硅基后端热预算(传统硅需450°C)
- 二维材料耐受低温工艺,天然适配单体集成
关键成果
- 单层集成3万晶体管,创学术界纪录
- 垂直堆叠缩短互连距离→降低延迟与功耗
- 二维材料独特光电性质赋能传感、电池管理等新功能(More than Moore)
- 载流子迁移率高、超薄体积→单位体积算力跃升
产学研桥梁
得益于NSF支持的二维晶体联盟(2DCC-MIP)提供晶圆级高质量TMD材料。成果已达半导体产业关注规模,宾州州立大學有望牵头产学合作推进技术落地。
来源:宾州州立大学材料研究所
传感器