近日结衣波多野家庭教师，沙特阿卜杜拉国王科技大学李晓航教悔和团队，开拓出一款低温金属氧化物 3D 薄膜晶体管堆叠时候，概况在垂直方朝上进行果真无礼貌的堆叠。

图 | 李晓航（开首：李晓航）

由于本次时候和业界时候概况彼此兼容，因此在水平方朝上也能兼容 12 英寸甚而更大的工艺。

在这一时候的匡助之下，他们打造出一个 10 层的金属氧化物半导体薄膜晶体管，让晶体管的密度和着力杀青了最大化，并能缩短互联散热的问题。

通过此，他们开拓出一种低温金属氧化物 3D 薄膜晶体管堆叠时候，为电子时候的发展奠定了一定基础。

（开首：Nature Electronics）

瞻望这一着力将能用于以下范畴：

其一，能用于迁徙成就。

跟着迁徙成就愈发变得复杂，其关于高性能和高能效组件的需求也在日益增多。

而本次时候概况鼓吹智高手机、平板电脑和可一稔成就的发展，提供更强的处理才调、更长的电板寿命和更紧凑的缱绻。

并能复旧在迁徙平台上杀青增强施行、捏造施行和东说念主工智能等应用。

其二，能用于。

物联网生态系统依赖于精深畅通成就，而这些畅通成就需要具备紧凑、节能、能及时数据处理等特色。

而本次时候能让物联网成就以较低的功耗、更高的可靠性进行初始，从而概况促进物联网搞定决策杀青更灵验、更浅显的部署，进而用于智能家居、工业自动化、医疗保健和环境监测等范畴。

其三，能用于东说念主工智能和机器学习。

关于东说念主工智能应用和机器学习应用来说，它们关于计较才和解数据处理才调有着较高条目。

而本次时候不错提供更快的处理速率、以及更低的能耗，从而有助于磨练和部署复杂的模子，进而能让自动驾驶、、预测分析应用变得更智能和更快速。

其四结衣波多野家庭教师，能用于汽车电子居品。

关于咫尺的新动力汽车来说，它们集成了自动驾驶系统和信息文娱系统，而本次时候不错为这些系统提供必要的计较才调。

其五，能用于医疗成就。

在医疗范畴，要念念打造便携式会诊器具、可一稔健康监测器、以及可植入成就，就必须使用高效、紧凑的成就。

而本次时候概况匡助普及这些医疗成就的性能，并能磨蹭其体积，从而拓展其灵验性和应用领域。

那么，该团队基于怎样的原因开展了这一商讨？

据先容，往日几十年尽管晶体管在水平方朝上不断磨蹭，但也冉冉达到其物理极限和性能极限，四色播这极大减缓了摩尔定律的不断，同期导致了制形资本的急剧普及。

若是不行在水平方朝上快速增多晶体管的密度，那么垂直地方的堆叠尺度，就会成为最有但愿增多晶体管密度的尺度。

一些半导体公司比如台积电和英特尔、以及关系商讨机构比如比利时微电子商讨中心齐在从事该类商讨。

而该课题组则但愿开拓一种能和业界时候兼容的新式堆叠时候，以便大幅地增多晶体管密度，从而让摩尔定律取得高速发展。

然而，要念念杀青上述目的，依旧濒临一些待搞定的问题：

其一，处理才调有限。即平面晶体管礼貌了每个单元面积的晶体管数目，进而礼貌了成就的性能。

其二，高能较耗。即平面晶体管由于互联距离较长，毒害了精深动力。

其三，存在散热问题。即平面晶体管的互联会产生精深的热量，因此需要通过灵验的热经管来保执性能。

要念念搞定上述问题：

当先，得增多晶体管密度。即期骗垂直堆叠的神色，在给定区域之内集成更多的晶体管；

其次，得普及能效。即开拓一种低功耗、高性能的晶体管；

再次，得改善热经管。即通过材料遴荐和结构缱绻，产生最小的热量，从而改善散热问题。

基于此，在本次商讨的材料遴荐上，该团队挑选了那些领有优异电学性情、以及概况兼容低温工艺的材料，并针对材料的界面鄙俗度和劣势密度加以礼貌。

具体来说，课题组使用氧化铟（In2O3）行为半导体材料，原因在于其领有优异的电学性情和室温工艺性。

为了进一步优化缱绻决策，该团队遴荐聚对二甲苯-C 来行为低介电常数和室温千里积才调的介电材料，以便概况收效地开拓出低温晶体管堆叠时候。

为了造出这种 10 层晶体管，课题组开拓出一种兼容 CMOS 工艺的、无键合的 3D 垂直集成工艺，并优化了材料千里积和器件结构，亦通过关系实验考证了晶体管的性能。

最终，关系论文以《三维集成金属氧化物晶体管》（Three-dimensional integrated metal-oxide transistors）为题发在 Nature Electronics[1]。

图 | 关系论文（开首：Nature Electronics）

萨拉瓦南·尤瓦拉贾（Saravanan Yuvaraja）是第一作家，李晓航担任通信作家。

参考贵寓：

1.Yuvaraja， S.， Faber， H.， Kumar， M.et al. Three-dimensional integrated metal-oxide transistors. Nat Electron (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01205-0

运营/排版：何晨龙

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