三维硅芯片有看超出摩尔定律

科技日报记者刘海英

今朝，用于计较机处置器的硅集成电路正接近单个芯片上晶体管的最年夜可行密度，最少在二维阵列中是如许。摩尔定律看似已难以保持。美国密歇根年夜学一研究团队却另辟门路，将晶体管阵列带进三维空间，在最早进的硅芯片上直接堆叠第二层晶体管。这一研究为开辟超出摩尔定律的硅集成电路摊平了道路。

摩尔定律以为，集成电路上可容纳的晶体管数量，约每隔两年便会增添一倍。今朝硅集成电路的晶体管密度已接近极限。而跟着硅晶体管尺寸变得愈来愈小，它们的工作电压也在不竭降落，致使最早进的处置芯片可能会与触摸板、显示驱动器等高电压接口组件不兼容，后者需要在更高电压下运行，以免毛病的触摸旌旗灯号或太低亮度设置之类的影响。这就需要额外的芯片来处置处置器和接口装备之间的旌旗灯号转换。

为解决上述题目，密歇根年夜学研究职员经由过程附加器件层的单片三维集成，来进步硅互补金属氧化物半导体集成电路的机能。他们起首利用含锌和锡的溶液笼盖硅芯片，在其概况构成平均涂层，随后短暂烘烤使其干燥，颠末不竭反复后制成一层约75纳米厚的氧化锌锡膜。利用该氧化锌锡膜制造的薄膜晶体管可以承受比下方硅芯片更高的电压。

为领会决两个器件层之间的电压掉配题目，研究职员采取了顶部肖特基、底部欧姆的接触布局，在触点添加的肖特基门控薄膜晶体管和垂直薄膜二极管具有良好的开关机能。测试显示，在集成了高压薄膜晶体管后，根本硅芯片依然可以工作。

研究职员暗示，硅集成电路在低电压（约1伏）下工作，但可以经由过程单片集成薄膜晶体管来供给高电压处置能力，从而免去了对额外芯片的需求。他们的新方式将氧化物电子学的上风引进到单个硅晶体管中，有助于更紧凑、具有更多功能的芯片的开辟。

相干论文刊发在最新一期《天然·电子学》杂志上。