清大團隊新突破 助半導體產業突破摩爾定律極限

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、電機系暨電子所特聘教授邱博文團隊，透過國家科學及技術委員會經費補助研究，成功開發出新型凡德瓦爾異質結構，並於今天舉辦記者會發表成果。

半導體工業循着摩爾定律發展約半世紀，已逐漸逼近矽材料物理極限，目前業界使用三維材料製造半導體元件，若要達成更高效能運算，需要使用二維材料製造工藝，但仍需克服漏電挑戰，以延續摩爾定律。

所謂摩爾定律，是指一塊晶片上所容納電晶體數量，隨着製程技術提升，每18個月就會翻倍，效能跟着提升，不過摩爾定律極限是指，電晶體縮小到矽材料物理極限，最終無法突破最大效能。

爲突破摩爾定律極限，晶圓代工龍頭廠臺積電也投入相關研究。

劉昌樺解釋，新型凡德瓦爾異質結構可以克服三維材料的限制，讓電子操控技術更精進，可應用在厚度僅3顆原子的二維材料上，提升半導體制程技術，也就是說，未來若能應用到產業，可望將半導體制程再往摩爾定律極限推進。

至於這項研究最快何時能應用到產業界，劉昌樺解釋，目前還要克服多項挑戰，例如二維半導體要使用磁性材料，得以生長在大面積材料，做元件增列，這部分可能還需要5到10年時間。

至於研究能否運用到量子電腦或運算？劉昌樺說，此研究實現了電控量子位元，但還要進一步發展量子訊號傳輸、偵測技術，若實現就可達成量子運算。

國科會自然科學及永續研究發展處長羅夢凡說明，半導體產業是臺灣核心產業，半導體元件愈做愈小，現在從3奈米已快做到1奈米以下，原先的元件運作物理機制將不再可行。

羅夢凡解釋，藉由異質堆疊，用電控產生電子能谷極化操作，可發射自旋極化的電洞到中間二維材料，這能增加半導體元件的資訊儲存、計算能力，對下世代半導體開發具很大應用潛力。

國科會表示，研究成果已在今年5月正式發表於國際知名學術期刊Nature Nanotechnology（自然奈米科技）上 ，並獲選爲期刊7月份封面。（編輯：潘羿菁）1110824