北大晶片新突破，中國晶片技術實現彎道超車

在當今數位化時代，晶片作為現代科技的核心，宛如電子裝置的 “大腦”，廣泛應用於智慧型手機、電腦、汽車、醫療裝置等各個領域，成為推動科技進步和社會發展的關鍵力量。然而，長期以來，中國晶片產業卻面臨著嚴峻的挑戰。

以美國為首的一些國家，出於對中國科技發展的忌憚，對中國實施了嚴密的晶片技術封鎖和出口限制。在晶片設計工具方面，國外的 EDA 軟體幾乎佔據了壟斷地位，即便像華為海思這樣的行業佼佼者，也才剛剛踏上 “去美國化” 的艱難征程。在晶片製造環節，差距更為明顯。台積電作為全球晶片製造領域的巨頭，早已實現了 5 納米工藝制式晶片的量產，而中芯國際，作為中國內地規模最大、技術最先進的晶片製造企業，才實現 14 納米晶片的量產。製造晶片不可或缺的光刻機，中國更是難以獲取，美國從中作梗，致使中國從荷蘭 ASML 公司進口光刻機的計畫功虧一簣。雖說在晶片封測環節，中國表現尚可，但利潤微薄，在整個晶片產業鏈中處於相對弱勢的地位。

這種被 “卡脖子” 的困境，讓中國在晶片領域對外依賴程度較高，嚴重制約了中國科技產業的自主發展，也讓我們深刻認識到實現晶片技術自主可控的緊迫性和重要性 。

晶片技術：從矽基到 2D 材料的跨越

北大突破！晶片技術迎來重大革新

在科技飛速發展的今天，晶片作為現代電子裝置的核心，其技術突破一直備受全球矚目。近日，北京大學的科研團隊在晶片領域取得了一項重大成果，相關研究成果發表於《Nature Materials》期刊，為晶片技術的發展注入了新的活力。這一成果不僅在學術界引起了廣泛關注，更預示著未來晶片性能和效率將實現質的飛躍。

攻克技術瓶頸，實現晶片性能飛躍

北大科研團隊此次的研究聚焦於二維材料在晶片製造中的應用，成功製備出了具有原子級光滑介面的晶圓級多層堆疊單晶二維環繞柵（GAA）結構。簡單來說，這是一種基於二維半導體材料的新型電晶體結構，能夠有效提升晶片的性能和能源效率。

傳統的矽基電晶體在尺寸縮小的過程中，面臨著諸多挑戰，如電子散射增加、能耗上升等，導致性能和能源效率逐漸接近極限。而二維半導體材料因其獨特的無懸掛鍵特性、更好的柵極可控性和三維整合前景，為解決這些問題提供了新的方向。

在這項研究中，團隊創新性地採用了低溫單片三維整合技術，將高遷移率的二維半導體 Bi₂O₂Se 與高 κ 層狀原生氧化物電介質 Bi₂SeO₅進行外延整合，形成了具有原子級光滑介面的二維 GAA 異質結構。這種結構不僅實現了高達 280 cm² V⁻¹ s⁻¹ 的電子遷移率和接近理想的 62 mV dec⁻¹ 亞閾值擺幅，還使得柵長為 30 nm 的二維 GAA 場效應電晶體展現出 0.5 V 的超低工作電壓、超過 1 mA μm⁻¹ 的高導通電流、1.9 ps 的超低本征延遲和 1.84 × 10⁻²⁷ Js μm⁻¹ 的能量延遲積。

成果意義深遠，推動晶片產業變革

這一成果的取得，具有多方面的重要意義。從技術層面來看，它為超越矽基的單片三維積體電路的發展提供了有力的技術支撐，有望打破傳統晶片技術的瓶頸，實現晶片性能的大幅提升。通過採用二維材料和創新的整合技術，新的晶片結構能夠在更低的電壓下工作，同時保持高電流密度和低延遲，這對於提高晶片的運行速度、降低能耗具有重要作用。

在產業應用方面，該成果為未來晶片的發展開闢了新的道路。隨著人工智慧、物聯網、5G 等新興技術的快速發展，對晶片的性能和功耗提出了更高的要求。北大的這項研究成果，為滿足這些需求提供了可能，有望推動相關產業的快速發展。例如，在人工智慧領域，高性能、低功耗的晶片能夠加速神經網路的運算速度，提高模型的訓練效率；在物聯網領域，晶片的低功耗特性能夠延長裝置的續航時間，降低維護成本。

從國際競爭的角度來看，這一成果也彰顯了中國在晶片技術領域的實力。在全球晶片產業競爭日益激烈的背景下，技術創新是贏得競爭的關鍵。北大的科研團隊通過不懈努力，在晶片技術上取得了重大突破，為中國在國際晶片市場中贏得了一席之地，提升了中國在全球科技領域的影響力。

展望未來，晶片技術前景廣闊

儘管北大的這項研究成果已經取得了顯著的進展，但科研人員們並沒有停止探索的腳步。未來，他們將繼續致力於二維材料在晶片製造中的應用研究，進一步最佳化晶片的性能和製造工藝。

一方面，研究團隊將聚焦於大規模製備高品質的二維 GAA 異質結構，提高晶片的生產效率和良品率，降低製造成本，為晶片的產業化應用奠定基礎。另一方面，他們還將探索更多新型材料和整合技術，以進一步提升晶片的性能和功能。例如，研究如何實現二維材料與其他材料的整合，開發出具有更高性能的混合晶片；研究如何通過材料的選擇和結構的最佳化，實現晶片的多功能化，如同時具備計算、儲存和通訊等功能。

隨著晶片技術的不斷進步，我們有理由相信，未來的電子裝置將變得更加智能、高效、節能。無論是智慧型手機、電腦等日常裝置，還是人工智慧、巨量資料、雲端運算等前沿領域，都將因晶片技術的發展而迎來新的變革。北大在晶片領域的這一重大突破，不僅是中國科技實力的體現，更是為未來科技發展注入了強大的動力。讓我們共同期待，在科研人員的不懈努力下，晶片技術能夠取得更多的突破，為人類社會的發展帶來更多的驚喜。 (學術脈搏)