近日,台积电联合台湾阳明交通大学团队宣布,成功研发出高性能单层二硫化钼(MoS₂)顶栅极晶体管。相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《自然 - 电子学》(Nature Electronics),标志着半导体产业在突破摩尔定律物理极限的道路上迈出关键一步。
核心突破:解决二维半导体界面缺陷难题
二硫化钼作为典型的二维半导体材料,其功能层厚度仅为单原子级(约 0.67 纳米),在短沟道尺度下具备天然强栅控能力,被业界公认为后摩尔时代最具潜力的非硅新材料。然而,二维半导体长期面临界面缺陷导致电子散射的技术瓶颈,制约了其性能提升。
台积电与阳明交大团队通过在单层二硫化钼表面精准构建超薄氧化铝界面层,并结合高介电常数氧化铪栅介质,显著抑制了界面缺陷引发的电子散射问题,使晶体管同时实现了更强的电控能力和较高的载流子迁移性能。
产业意义:提前布局 0.7 纳米制程
业界普遍认为,二硫化钼材料预计将在 1 纳米以下的 0.7 纳米(A7 制程)/ CFET(互补场效应晶体管)时代正式引入量产。台积电此次突破相当于提前为下一代制程节点准备好了 "材料答案"。
目前,应用材料、ASML、泛林集团等全球半导体设备巨头均已积极投入对应二硫化钼新材料的设备研发。2026 年 6 月,ASML、台积电与比利时微电子研究中心(imec)已联合在标准 300mm 晶圆上成功验证了 50nm 栅距的二维材料晶体管集成方案,二维半导体正加速从实验室走向晶圆厂。
行业影响
随着 AI 算力需求持续爆发,全球半导体产业对先进制程的追求不断加速。硅基材料在 1 纳米以下节点面临物理极限,寻找替代材料已成为全行业共识。台积电此次技术突破不仅巩固了其在先进制程领域的领先地位,也为整个半导体产业指明了 "后硅时代" 的技术方向。