我國研發出世界首個半浮柵晶體管

8月9日，由復旦大學微電子學院張衛教授領銜團隊研發的世界第一個半浮柵晶體管 (SFGT)研究論文刊登于《科學》雜志，這是我國科學家首次在該權威雜志發表微電子器件領域的研究成果。該成果的研制將有助于我國掌握集成電路的核心技術，從而在國際芯片設計與制造領域內逐漸獲得更多的話語權。

MOSFET(金屬－氧化物－半導體場效應晶體管)是現在集成電路的核心器件。在過去的幾十年里，各國科學家努力將更多的MOSFET集成到一塊芯片上來提高運算能力，鉆研如何實現更小尺寸的元器件。張衛表示，隨著器件尺寸越來越接近其物理極限，基于新結構和新原理的晶體管成為當前業界急需。半浮柵晶體管的前瞻研發就是在這種情況下展開的。研究團隊將隧穿場效應晶體管 (TEET)和MOSFET相結合，構建成了一種名為“半浮柵”的新型基礎器件。

論文第一作者王鵬飛教授解釋說，“隧穿”是量子世界的常見現象，可以“魔術般”地通過固體，好像擁有了穿墻術。“隧穿”勢壘越低，相當于“墻”就越薄，器件隧穿所需電壓也就越低。把TFET和浮柵晶體管相結合，半浮柵晶體管 (SFGT)的“數據”擦寫更加容易、迅速。“TFET為浮柵充放電、完成‘數據擦寫’的操作，‘半浮柵’則實現‘數據存放和讀出’的功能。”張衛解釋說，傳統浮柵晶體管是將電子隧穿過禁帶寬度接近8.9電子伏特的二氧化硅絕緣介質的“厚墻”，而半浮柵晶體管 (SFGT)的隧穿則發生在禁帶寬度僅1.1電子伏特的硅材料內，隧穿勢壘大為降低，這不僅降低了功率，而且其操作速度大幅提高，接近了由6個MOSFET組成的靜態隨機存儲器 (SRAM)。