晶体管小尺寸背后的大突破

在科技领域，很多突破都与“多”和“大”有关，但是在集成电路领域，有一个部件正在不断地往“小”的方向发展，那就是晶体管的栅极尺寸。

如果将中央处理器称为一台计算机的心脏，那么芯片就是这具身体的灵魂，几乎决定了计算机的全部系统性能。晶体管则更是芯片的核心元器件，其更小的栅极尺寸，意味着芯片上可以集成更多的晶体管，并带来性能飞跃性的提升。

近日，清华大学集成电路学院任天令教授团队在国际学术期刊《自然》上在线发表题为《具有亚1纳米栅极长度的垂直硫化钼晶体管》的论文，在小尺寸晶体管研究方面取得重要进展，首次实现了具有亚1纳米栅极长度且具有良好的电学性能的晶体管。

在过去10多年间，任天令团队长期致力于二维材料器件技术研究，从材料、器件结构、工艺、系统集成等多层次实现创新突破。

集成电路领域有一个著名定律叫“摩尔定律”。戈登·摩尔曾经在1965年提出，集成电路芯片上可容纳的晶体管数目，每隔18-24个月便会增加一倍，微处理器的性能提高一倍，或价格下降一半。

过去几十年晶体管的栅极尺寸在摩尔定律的推动下不断微缩，然而近年来，随着晶体管的物理尺寸进入纳米尺度，电子迁移率降低、漏电流增大、静态功耗增大等问题层出不穷，使得新结构和新材料的开发迫在眉睫。