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北大团队研发全球首例二维低功耗GAAFET晶体管,颠覆半导体行业

作者:软荐小编      2025-03-23 14:01:50     78

中国芯片界有了一个重大成果。北京大学的彭海林团队和邱晨光团队搞出了全球首例二维低功耗 GAAFET 晶体管。这就如同甩出了“王炸”一般。这个成果直接让英特尔和台积电都被压制在了地上,仿佛在地上被摩擦一般。

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这玩意儿的速度比 3 纳米硅基芯片快出 40%,并且功耗还降低了 10%,就如同开着歼 -20 高速行驶却仅仅消耗 92 号汽油一样!

今天咱们就来揭开这枚“芯片核弹”的技术内幕,去看看中国科学家是如何通过原子级操作来改写全球半导体的版图的。

3 月 14 日《自然 - 材料》的封面有惊人之举!北大的团队利用铋基二维半导体制造出了环栅晶体管。这种晶体管的沟道厚度为 1.2 纳米,其细度比头发丝还要细八万倍。其栅介质薄至 0.28 纳米,直接突破了硅基芯片的物理极限。

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台积电 3 纳米芯片采用的是鳍式结构,这是很常见的。而北大已经在半导体领域取得了重大突破,他们玩转了“原子级立交桥”,即栅极 360 度包抄半导体沟道,使得电子的运行速度比博尔特还快,同时漏电却比日本核污水还少。

更绝的是晶圆级三维堆叠,这就如同在指甲盖上盖出百层的摩天大楼,这种操作比用绣花针去雕刻微缩故宫还要硬核。

关键在于材料!北大独自创造的硒氧化铋(BiOSe),其载流子迁移率为 280cm²/Vs,比硅材料的载流子迁移率要高 3 倍。关键是这种东西是中国独有的绝技——全球 70%的铋矿都在中国,中国的产量占 74%,它绝对是“战略核原料”!

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台积电使用的硅基材料,在 10 纳米以下时载流子迁移率大幅暴跌 30%。这就如同让刘翔穿着拖鞋去跨栏一样。而北大更是厉害,将铋基材料与高κ氧化物运用得非常巧妙,把界面缺陷密度压制到 2×10¹¹cm⁻²,比海外的同类技术低了两个数量级。这种精度简直就像是在喜马拉雅山顶打靶,能够连续十环命中。

实测数据表明外企难以企及!在相同工作电压的情况下,北大芯片的驱动电流为 1135 微安/微米,这使得三星的 MBCFET 远远落后。其接触电阻为 123Ω·μm,直接达到了量子极限,比英特尔用钨接触的硅基芯片要强 10 倍。

北大芯片运行同样算法时,其功耗更狠,能耗仅为其他芯片的 90%,这就好像把 i9 处理器塞进老人机里去跑分一样。比利时微电子中心(IMEC)的专家在当晚连夜发推称:“这玩意儿让摩尔定律多延续了十年的活力!”

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美国在 3 月 18 日刚宣布扩大对华芯片设备禁令,然而随后就被北大给予了有力回击。这技术究竟有多厉害呢?它引发了这样的事件。

要知道,全球 77%的 5G 基站使用的是中国芯片,92%的光伏逆变器使用的也是中国芯片。换上这二维 GAAFET 后,能直接让美国的 EDA 软件集体下岗。我们的量子设计平台加上北斗纳米光刻,能够在很短的时间内造出 3D 堆叠的“芯片航母”。

更恐怖的是铋矿的命脉被掌握在中国手中,拜登如今想必是肠子都悔青了,他会想当年怎么就未曾想到要把这种金属列入出口管制呢?

看看西方如何应对!台积电在夜间迅速重启 1 纳米的研发工作,之后发现需要用到磷化铟,而这种东西在全球的储量比熊猫的数量还少;英特尔投入 200 亿美金来搞 GAA,结果栅介质的厚度卡在 0.5 纳米,怎么都无法降低下去。

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三星很搞笑,它吹嘘了三年“环绕栅极”。然而,北大直接拿出了三维堆叠的量产方案。再看中国这边,华为已经拿到了首批样品,并且 2026 年的旗舰机将要使用“北大芯”。这剧情比《流浪地球》还要科幻!

从“卡脖子”的情况转变为“掐喉咙”的状况,北大的这一系列行动给 14 亿人上了极为重要的一课。西方还在硅基赛道上遭遇堵车,然而中国科学家却已经驾驶着二维超跑转换赛道并开始飞速疾驰。

谁要是再敢吹嘘“芯片霸权”,那无疑是在让自己遭受耻辱。能够让台积电股价在半小时内熔断的“铋基革命”,才是 21 世纪具有颠覆性的发明。对于这些,你们是怎么看待的呢?

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