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台美攜手二維材料研究 助半導體邁向1奈米
2021/05/15 05:30
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台大攜手台積電研究團隊，左起為沈品均博士、吳志毅教授、周昂昇博士。
（台大提供）
台大+台積電+MIT 三強聯手
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研究團隊與氦離子束微影系統 ，由左至右為周昂昇博士、吳志毅教授、沈品均博士。
（台大提供）
〔記者林曉雲、楊綿傑／台北報導〕台大攜手台積電、美國麻省理工學院（MIT）研究發
現，有機會成為半導體新興材料的「二維材料」，結合「半金屬鉍」能達到「極低的電阻
」，接近量子極限，有助於實現「半導體1奈米以下」的艱鉅挑戰，為半導體產業開創新
路，該研究已刊登於國際期刊《自然（Nature）》。
成果登上國際期刊《Nature》
台大表示，目前「矽基半導體」主流製程，已進展至5奈米及3奈米節點，但晶片效能無法
再顯著提升，科學界認為「二維材料」有機會取代「矽」成為新興半導體材料，但「二維
材料」有「高電阻、低電流」等問題待解決。
台大、台積電和MIT自2019年展開跨國合作，時間長達1年半，論文第一作者與通訊作者是
MIT博士沈品均，台大光電所教授吳志毅和周昂昇博士則為共同作者。
台大、台積電與MIT共同發表的研究，先由MIT團隊發現，在「二維材料」上搭配「半金屬
鉍（Bi）」的電極，能大幅降低電阻並提高傳輸電流，台積電技術研究部門則將「鉍（Bi
）沉積製程」進行優化，台大團隊運用「氦離子束微影系統」將元件通道成功縮小至奈米
尺寸，終於獲得突破性的研究成果。
吳志毅教授說明，在使用「鉍」為「接觸電極」的關鍵結構後，「二維材料電晶體」的效
能，不但與「矽基半導體」相當，又有潛力與目前主流的「矽基製程」技術相容，有助於
未來突破「摩爾定律」極限，研究成果能替下世代晶片，提供省電、高速等絕佳條件，將
有助國內半導體及科技供應鏈，繼續維持全球領先地位。
IBM本月6日率先公布2奈米晶片製程技術，稱這項全球首創技術較當前用於手機、筆電的7
奈米主流晶片速度快上45%，能源效率也提升75%，可望在2024年底或2025年應用於產品上
。台積電最新年報揭露，「已進入2奈米製程技術研發階段」，專家認為IBM率先開發2奈
米，可能增加台積電的競爭壓力，但不會動搖台積電晶圓代工霸主的地位。