半導體技術再突破 清大團隊研發新材質助攻護國神山
【發布日期】: 2022-08-24
〔記者楊媛婷／台北報導〕台灣半導體研發再突破，運算能力突破5個世代、總計提升10倍！清華大學電機系暨光電所副教授劉昌樺、物理系教授鄭弘泰、電機系暨電子所的特聘教授邱博文團隊成功開發出僅有2個原子大小、僅0.6奈米大的二維材料積體電路核心，該核心運用新穎的二維層狀磁性材料（Fe3GeTe2），可彷彿積木自由堆疊石墨烯等材料，讓晶片核心可更大幅度客製化，預計5-10年可實際用到業界。
半導體發展都遵循摩爾定律，隨著製程技術的提升，每18個月效能就會加倍，目前半導體都是用三維材料製造，為讓半導體可以更小、運算能力更佳，會需要更高的製造工藝與成本，但仍難以克服漏電的缺陷，也因此讓半導體的發展趨緩。
此情況將有望突破，劉昌樺團隊開發出新型的異質結構（凡德瓦爾異質結構），該結構包含新穎的二維層磁性材料和只有2個原子大小厚度的二維絕緣體構成「磁穿隧電極」，突破過去只能用光操控該材質的困境，在劉昌樺團隊的努力下，用電就可操控材質，更有利於產業界實際運用。
不同於傳統半導體無法拆解、組裝，劉昌樺說，該材質突破傳統的限制，可以單獨拆解、組裝，就像是積木般和石墨烯等其他二維半導體材料結合，未來實際運用到產業，可讓半導體客製化的自由度更高，也讓半導體材料組合有更多可能性。
至於該技術要用到半導體產晶圓，劉昌樺評估還有些問題要解決，主要受限於材料生產，如其中用到的材料包含二維層磁性材料、二維絕緣體，若要量化生產可能還要5-10年時間。
在國科會支持下，劉昌樺團隊開發出的新型結構讓台灣半導體技術更上一層，更解決過去無法用電來操控該材質的問題，有望成為新一代積體電路的技術核心，國科會表示將有助於提升台灣半導體國際競爭力，該研究成果刊登於國際重要期刊、IF高達39的《自然奈米科技》（Nature Nanotechnology），並選為該期刊7月份的封面。