導讀：

近日，美國《自然》雜誌公佈了由

臺積電、臺灣大學與麻省理工學院共同研發的半導體新材料——鉍（Bi），有望成為突破摩爾定律1nm極限的新材料。

圖：《自然》網站刊載的文章

由上述三方研發的這項研究成果

已在《Nature》期刊上釋出

，首度提出利用半金屬鉍（Bi）作為二維材料的接觸電極，可大幅

降低電阻並提高電流

，使其效能幾與矽一致，有助實現未來半導體

1nm

的製程。

而這項成果的釋出，距離

IBM秀出2nm

晶片還不到半個月。

圖：

量子隧穿效應示意圖

值得一提的是，半導體矽基材料晶片的製程工藝指標，在1997年之後就開始有些“變味兒”了：1999年奔騰III時期的250nm工藝，已經不再適用「電晶體gate長度」定義。

美國英特爾x86架構7nm晶片深陷“難產”大坑，但真正量產後有望“搏一下”臺積電的5nm製程；臺積電嘗試以“鉍”材料推進1nm技術，則在

直面“量子隧穿效應”

問題（業內俗稱

“漏電”

）！

據報道，此項技術融合了多方智慧的結晶。

圖：臺積電和臺灣大學團隊

據悉，MIT團隊首先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

。

隨後臺積電技術研究部門

將鉍（Bi）沉積製程進行最佳化

，臺灣大學團隊並運用氦離子束微影系統

將元件通道成功縮小至奈米尺寸

，最終這項研究成果獲得了突破性的進展。

圖：大部分半導體採用矽材料

目前，半導體主流製程主要採用

矽作為主流材料

。

然而，隨著摩爾定律不斷延伸，晶片製程不斷縮小，晶片單位面積能容納的電晶體數目，也將逼近半導體主流材料矽的物理極限。

儘管科學界對二維材料寄予厚望，卻苦於無法解決

二維材料高電阻、低電流

等問題，以至於取代矽成為新興半導體材料始終是空中樓閣。可見，此次利用半金屬鉍（Bi）作為二維材料的接觸電極可謂是

邁向1nm甚至更先進製程的關鍵一步

。

圖：金屬鉍的結晶

對此，復旦大學教授周鵬認為，此項技術的突破，也給我國半導體的發展帶來了新的思路。

“這項新技術的突破，將解決

二維半導體進入產業界的主要問題

，是積體電路能在後摩爾時代繼續前進的重要技術。

二維半導體

已被國際主要前沿積體電路研發機構重金投入，不管是在工藝突破還是新器件結構及設計製造方面，我國在新一代積體電路關鍵技術上與國際機構形成

競爭互補

關係。”

接下來，

鉍

（Bi）將面臨

能否取代矽的最關鍵一步——進行先進製程

研發和製造的產業化

，決定了

臺積電

在IBM、三星的挑戰下，能否繼續引領半導體制造。