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更新日期:110年9月8日

本校劉致為教授Beyond 2nm技術節點研究成果獲登《2021 Symposium on VLSI Technology》highlight paper並獲《Nature Electronics》Research Highlight報導

由台積電-臺灣大學聯合研發中心劉致為教授及其研究團隊的Beyond 2nm技術節點研究成果,於2021年6月在半導體領域的國際頂尖會議VLSI 2021發表,並獲選為highlight paper,並於7月底獲國際頂尖期刊《Nature Electronics》Research Highlight報導。

電子設備已成為現代人生活中不可或缺的物品,大到汽車小如智慧型手機,皆以半導體晶片為重要核心,因此半導體晶片與人類的生活密不可分。臺灣的半導體產業在全世界有舉足輕重的地位,隨著科技日新月異,5G世代席捲而來,大數據、物聯網、人工智慧以及行動智慧裝置與穿戴的普及與快速發展,使得先進半導體晶片的需求急遽增長,效能也不斷提升。研究團隊對於先進半導體製程技術努力研發,才能使元件性能大幅提升,開發更具有競爭力之晶片產品。

台積電於5奈米技術節點量產擁有高遷移率通道(high mobility channel)之元件,使用高遷移率通道,猶如駕駛跑車,速度更快,使電晶體的效能更佳。三星、台積電、Intel等半導體巨頭,也宣布於3奈米技術節點(三星,通道層數未宣布)和2奈米技術節點(台積電,三層通道;Intel,四層通道)皆採用Gate-All-Around(GAA)之電晶體結構,使用GAA電晶體結構,猶如使用強力水龍頭,滴水不漏,使電晶體有效降低漏電流,更加節能省電。並搭配通道堆疊(channel stacking)技術,使用通道堆疊,猶如建構雙層高架橋,在相同佔地面積下,可負載更多車流量,使電晶體擁有更高電流且增加電晶體密度,有效提升元件效能。因此高層數堆疊高遷移率通道之GAA電晶體,為未來半導體的明日之星,是相當重要的研究方向。

劉教授研究團隊在國際頂尖會議VLSI 2021,發表世界首顆七層與八層堆疊鍺矽通道之GAA電晶體(7 stacked Ge0.95Si0.05 nanowires and 8 stacked Ge0.75Si0.25 nanosheets)(圖一、圖二)。目前臺大乃是業界以外,唯一能研發出多層通道堆疊之GAA電晶體的大學,其中七層堆疊鍺矽通道奈米線(7 stacked Ge0.95Si0.05 nanowires)因形狀與人類脊椎相像,故命名為SpineFET,與國際標竿相比,其電流為鍺/鍺矽三維電晶體之世界紀錄。此高層數通道堆疊的研究成果也獲國際頂尖期刊 Nature Electronics Research Highlight報導,由此可見高層數通道堆疊之GAA 電晶體為未來技術節點之一大趨勢。劉教授研究團隊持續研究更高層數通道堆疊之GAA 電晶體,擁有更高的電流,才能提供半導體晶片更好的效能,進而使科技繼續發展,給人類帶來更好的生活。

《2021 Symposium on VLSI Technology》研究成果全文:First Highly Stacked Ge0.95Si0.05 nGAAFETs with Record ION = 110 μA (4100 μA/μm) at VOV=VDS=0.5V and High Gm,max = 340 μS (13000 μS/μm) at VDS=0.5V by Wet Etching

《Nature Electronics》Research Highlight報導:Germanium nanowire transistors stack up

  • 圖1

    臺大7層的奈米線(nanowires, 左)與8層的奈米片(nanosheets, 右)。

當期焦點

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