2024年1月11日，2023年中国十大科技进展新闻揭晓。北京大学电子学院彭练矛院士-邱晨光研究员团队成果《超越硅基极限的二维晶体管问世》入选。该成果构筑了10纳米弹道二维硒化铟晶体管，首次使得二维晶体管实际性能超过业界英特尔硅基Fin晶体管和国际半导体路线图预测的硅极限，研制出国际上迄今速度最快、能耗最低的二维晶体管。

△2023年中国十大科技进展新闻揭晓现场 

△北大团队获奖证书

芯片是智能信息社会的基础核心，但传统晶体管接近物理极限而制约了芯片的进一步发展。原子级二维半导体被认为有潜力突破硅基技术瓶颈。全球知名半导体公司和研究机构，如英特尔、台积电、三星和欧洲微电子中心等，均对二维晶体管投入研发。然而，由于接触、栅介质和材料等方面的瓶颈，至今所有实现的二维晶体管的性能都不能媲美业界硅基晶体管。当前已有实验结果远落后于理论预测，无法充分展示二维半导体的潜力。

北京大学彭练矛、邱晨光团队构筑了10纳米弹道二维硒化铟晶体管，创造性地提出“稀土钇元素诱导二维相变理论”，并发明了“原子级可控精准掺杂技术”，从而成功克服了二维电子器件领域金属和半导体接触的国际难题，首次使得二维晶体管实际性能超过业界硅基10纳米节点Fin晶体管和IRDS预测的硅基极限。将二维晶体管的电压降到0.5V，延时仅为硅基极限的1/4，功耗降为1/3，室温弹道率提升至所有晶体管最高纪录83%，研制出国际上迄今速度最快、能耗最低的二维晶体管，该技术有望在未来亚1nm技术节点实现高速低功耗芯片。相关成果2023年3月22日发表于《自然》（Nature,616,470-475,2023），入选ESI高被引论文（Top 1%）和热点论文（Top 0.1%），第一作者为电子学院博士研究生姜建峰和徐琳博士。  

 △北大团队所研制的高能效弹道二维晶体管 

 △二维集成电路技术展望 

多位国际审稿人认为该突破解决了二维电子学领域多个关键挑战，将推动二维电子学发展进入新阶段；被Nature、Nature Review Materials、Nature Electronics、Nature communications等期刊正面引用，评价为“迄今为止速度最快能耗最低的二维晶体管”；被集成电路顶级会议VLSI列入2023年度全球芯片技术器件方向重大进展；被全球领先的半导体制造公司Intel在国际电子器件大会IEDM中列为首次满足集成电路业界需求的二维晶体管；被《中国科学报》、Nature Asia、《光明日报》等媒体报道，认为本研究“突破了常规芯片的技术瓶颈，首次展示出二维半导体的高能效优势”。

2023年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社等承办，由全体中国科学院院士和中国工程院院士投票选出。“双十”评选活动自1994年至今已举行30次，是科技领域历史最悠久的评选活动之一，年度中国十大科技进展新闻和世界十大科技进展新闻，旨在向公众传播国内外科技发展动态，普及科学技术。一起来看2023年中国十大科技进展新闻↓↓↓

链接：2023年中国十大科技进展新闻榜单

01

全球首座第四代核电站商运投产

02

神州十六号返回，空间站应用与发展阶段首次载人飞行任务圆满完成

03

超越硅基极限的二维晶体管问世

04

我国科学家发现耐碱基因可使作物增产

05

天问一号研究成果揭示火星气候转变

06

我国首个万米深地科探井开钻

07

液氮温区镍氧化物超导体首次发现

08

FAST探测到纳赫兹引力波存在证据

09

世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统落地启用

10

科学家阐明嗅觉感知分子机制

来源｜北京大学电子学院、光明网

图片丨受访者提供、光明网

排版丨责编丨黄昭华

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