本校 電機學院 光電工程系劉柏村講座教授與玉山學者郭育教授(美國德州農工大學),共同開發可應用於單晶片三維積體電路之互補型場效電晶體技術(Complementary Field Effect Transistor, CFET)(如圖一)。透過新穎的半導體材料及創新技術,他們克服了單晶片三維積體電路技術的挑戰,達到更優越的電性效能,有望超越摩爾定律。
近年來為了打破元件物理尺度微縮上的限制,並遵循摩爾定律(Moore’s law)發展軌跡,單晶片三維積體電路(Monolithic Three-dimensional Integrated Circuits, M3D-ICs)的概念被提出。也就是電晶體的佈局結構將朝向多層級垂直堆疊邁進,在有限面積下大幅提高電晶體元件數量的密度,並在未來實現超越摩爾定律(More than moore’s)的目標,打造更快速且低成本的小型晶片,為進一步的製程微縮帶來希望。
研究團隊採用新穎的氧化銦鎢(amorphous indium tungsten oxide, a-IWO)半導體材料,能在通道只有約幾層原子的厚度下,展現優異的電流表現特性,並使邏輯電路成功達到高電壓增益(High Voltage Gain)、皮瓦特(Pico-watt)的極低靜態功耗,以及卓越且對稱的雜訊邊限(High Nosie Margin)等高效特性(如圖二)。
本項國際合作的研發成果,具有下世代埃米級(Angstrom)積體電路技術應用的極高價值,可望實現超高電晶體密度之異質晶片材料整合技術,並能在較低的功率損耗下發揮高效能電晶體元件特性。將是接續「摩爾定律」之後,下一個引領半導體技術發展方向的重要指標。此研發成果,也已獲國際知名學術期刊《尖端科學》(Advanced Science)刊登。