清大团队新突破 助半导体产业突破摩尔定律极限

清华大学电机系暨光电所副教授刘昌桦、物理系教授郑弘泰、电机系暨电子所特聘教授邱博文团队，透过国家科学及技术委员会经费补助研究，成功开发出新型凡德瓦尔异质结构，并于今天举办记者会发表成果。

半导体工业循着摩尔定律发展约半世纪，已逐渐逼近矽材料物理极限，目前业界使用三维材料制造半导体元件，若要达成更高效能运算，需要使用二维材料制造工艺，但仍需克服漏电挑战，以延续摩尔定律。

所谓摩尔定律，是指一块晶片上所容纳电晶体数量，随着制程技术提升，每18个月就会翻倍，效能跟着提升，不过摩尔定律极限是指，电晶体缩小到矽材料物理极限，最终无法突破最大效能。

为突破摩尔定律极限，晶圆代工龙头厂台积电也投入相关研究。

刘昌桦解释，新型凡德瓦尔异质结构可以克服三维材料的限制，让电子操控技术更精进，可应用在厚度仅3颗原子的二维材料上，提升半导体制程技术，也就是说，未来若能应用到产业，可望将半导体制程再往摩尔定律极限推进。

至于这项研究最快何时能应用到产业界，刘昌桦解释，目前还要克服多项挑战，例如二维半导体要使用磁性材料，得以生长在大面积材料，做元件增列，这部分可能还需要5到10年时间。

至于研究能否运用到量子电脑或运算？刘昌桦说，此研究实现了电控量子位元，但还要进一步发展量子讯号传输、侦测技术，若实现就可达成量子运算。

国科会自然科学及永续研究发展处长罗梦凡说明，半导体产业是台湾核心产业，半导体元件愈做愈小，现在从3奈米已快做到1奈米以下，原先的元件运作物理机制将不再可行。

罗梦凡解释，借由异质堆叠，用电控产生电子能谷极化操作，可发射自旋极化的电洞到中间二维材料，这能增加半导体元件的资讯储存、计算能力，对下世代半导体开发具很大应用潜力。

国科会表示，研究成果已在今年5月正式发表于国际知名学术期刊Nature Nanotechnology（自然奈米科技）上 ，并获选为期刊7月份封面。（编辑：潘羿菁）1110824