阳明交大开发出可用于单芯片三维集成电路的CFET技术

7月3日消息，据中国台湾媒体报道，近日台湾阳明交大光电工程系讲座教授刘柏村率领团队与美国德州农工大学教授、玉山学者郭育进行国际合作研究，结合材料、元件、电路三个不同的面向，开发出可应用在单芯片三维集成电路的互补型场效晶体管技术（Complementary Field Effect Transistor, CFET），研发成果具有下一代埃米级（Angstrom）集成电路技术应用的极高价值。

随著半导体技术与产业的快速发展，为打破元件物理尺度微缩上的限制并持续遵循摩尔定律发展轨迹，单芯片三维集成电路（Monolithic Three-dimensional Integrated Circuits, M3D-ICs）的概念被提出。

所谓 M3D-IC 技术是指晶体管的布局结构将朝向多层级垂直堆叠迈进，并在有限的面积下大幅提高晶体管元件的数量和密度，未来有望能实现超越摩尔定律目标，以打造更快速且低成本的小型芯片，为进一步的制程微缩带来希望。此次台湾阳明交大光电工程系讲座教授刘柏村团队的研究技术获得国际知名学术期刊《尖端科学》（Advanced Science）刊登。

▲可应用于单芯片三维集成电路垂直堆叠互补式异质场效电晶体元件结构。（Source：阳明交大）

该研究团队采用新颖的氧化铟钨（amorphous indium tungsten oxide, a-IWO）半导体材料，能在通道只有约几层原子的厚度下展现优异的电流表现特性，并使逻辑电路成功达到高电压增益（High Voltage Gain）、皮瓦特（Pico-watt）的极低静态功耗，以及卓越且对称的高噪声极限（High Nosie Margin）等高效特性。

研究团队用新颖的半导体材料及创新技术，克服单芯片三维集成电路技术的技术挑战，这项研究成果特性可媲美目前半导体工业所使用的硅基元件，达到更优越的电性效能，并具有下一代埃米级集成电路技术应用的极高价值，实现超高晶体管密度异质晶片材料整合技术，能在较低的功率损耗下发挥高效能晶体管元件特性。

▲单芯片三维垂直堆叠互补式异质场效晶体管组成的反相器电路于不同操作偏压下，达到(a)低操作偏压的电压转换曲线(Transfer Characteristics)，(b)高电压增益(152V/V)，(c)皮瓦(pW)等级的超低静态功率耗损，(d)高对称性杂讯边限特性(~80%)的表现能力。

编辑：芯智讯-林子   来源：technews