2024.02.08 00:07
2023년 반도체 연구 진행 상황
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1. 기판 수준에 가까운 결정 품질을 갖는 질화물 와이드 밴드갭 반도체 헤테로에피택셜 필름
Peking University의 Shen Bo와 Xu Fujun 팀은 큰 불일치 헤테로에피택셜로 인해 발생하는 질화물 와이드 밴드갭 반도체의 높은 결함 밀도 문제를 해결하기 위해 나노 패턴 AlN/사파이어 템플릿을 기반으로 "제어된 이산 및 제어된 중합"을 혁신적으로 개발했습니다. 측면 에피택시 방법은 사파이어 기판의 AlN 에피택셜 필름의 전위 부식 피트 밀도를 ~10 4 cm -2 까지 2배 정도 감소시켜 기판 수준의 결정 품질에 가까운 AlN 에피택시 필름을 달성하며 사용됩니다. 관련 장비 개발 중입니다.
해당 결과는 Nature Materials 저널(2023, 22: 853–859)에 게재되었습니다.
고품질 AlN 에피택셜 필름과 그 응용의 제어된 역학.2. 초고집적 광 컨볼루션 처리 칩
중국과학원 반도체연구소 Li Ming 연구원과 Zhu Ninghua 학자 팀은 파장 분할 다중화 기술과 결합된 시공간 변환을 사용하고 다중 모드 간섭 메커니즘을 채택하여 초고집적 광 회선 개발에 성공했습니다. 현재의 광컴퓨팅을 만들어내는 프로세싱 칩 칩은 최고의 컴퓨팅 전력 밀도 기록을 보유하고 있으며, 칩의 제어 장치 수는 매트릭스 규모에 따라 선형적으로 증가하여 광컴퓨팅 칩의 규모 확장 문제를 효과적으로 완화하고 광컴퓨팅 칩의 새로운 방향을 모색합니다. 광컴퓨팅 칩의 대규모 통합.
연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, 2023, 14:3000) 저널에 게재됐다.
초고집적 광 컨볼루션 처리 칩.3. 단일 원자층 MoS 2 의 접촉 저항은 양자 한계에 가깝습니다.
Wang Xinran(난징대학교/쑤저우 연구소), Shi Yi(난징대학교), Wang Jinlan(동남대학교) 교수가 이끄는 공동 연구팀은 오믹 접촉을 향상시키기 위한 새로운 에너지 밴드 하이브리드화 메커니즘을 제안하고 단일 원자층 MoS2 접촉을 성공적으로 만들었습니다. Half Metal Contact을 이용하여 저항을 최초로 화학결합된 실리콘 기반 소자보다 낮은 42 Ω·μm로 감소시켰으며, 이는 이론적인 양자 한계에 근접하여 단일 소자로는 최고 전류 기록을 달성하였습니다. -층 2차원 반도체 트랜지스터.
그 결과는 네이처(Nature, 2023, 613: 274–279)지에 게재되었으며, ESI 핫스팟 및 피인용 논문으로도 선정되었습니다.
4. 최초의 확장된 High-K 게이트 유전체 통합 2차원 핀 트랜지스터
북경대 펑하이린(Peng Hailin) 교수팀은 세계 최초로 2차원 반도체 핀/하이-κ 게이트 산화물 이종접합 어레이의 에피택셜 성장과 3차원 구조의 이종 집적을 달성하고 고성능 2차원 핀 전계효과 트랜지스터를 개발했다. (2D FinFET). 이 독창적인 작업은 포스트 무어 시대의 고속 및 저전력 칩을 위한 2차원 반도체/고-κ 게이트 유전체의 정밀 합성과 새로운 아키텍처의 3차원 이종 통합의 병목 현상을 돌파하여 새로운 기회를 제공합니다. 미래 첨단 칩 기술 개발.
결과는 Nature 저널에 게재되었습니다(Nature, 2023, 616: 66–72).
최초의 확장된 High-K 게이트 유전체 통합 2차원 핀 트랜지스터(2D Bi 2 O 2 Se/Bi 2 SeO 5 FinFET).5. 실리콘의 한계를 뛰어넘는 탄도형 2차원 트랜지스터
Peng Lianmao 학자와 북경대학교 Qiu Chenguang 연구원 팀은 10나노미터 탄도형 2차원 인듐 셀렌화물 트랜지스터를 구축하고 희토류 원소 이트륨 도핑으로 유도된 2차원 상변화 기술을 창의적으로 개발했습니다. 업계 첨단 노드를 능가하는 2차원 트랜지스터 성능 실리콘 기반 핀 트랜지스터와 IRDS가 예측한 실리콘 한계, 2차원 트랜지스터의 작동 전압을 0.5V로 낮추고 상온 탄도율 83% , 지금까지 세계에서 가장 낮은 에너지 소비로 가장 빠른 2차원 반도체 트랜지스터가 되었습니다.
결과는 Nature 저널에 게재되었습니다(Nature, 2023, 616: 470–475).
탄도형 2차원 인듐 셀레나이드 트랜지스터 장치 구조, 성능 이점 및 칩 전망.6. 유연한 단결정 실리콘 태양전지
중국과학원은 전통적인 단결정 실리콘 태양전지의 취약성 결함을 목표로 상하이 마이크로시스템 정보 기술 연구소의 Liu Zhengxin과 Di Zengfeng 팀이 메조스코픽 대칭 구조 설계를 통해 가장자리 평활화 기술을 개발했으며, 업계 최초로 세계가 유연함을 발명하다 단결정 실리콘 태양전지 기술은 기계적 강인성과 내진성이 비약적으로 향상되었으며, 준비된 가볍고 유연한 부품은 근우주 항공기에 성공적으로 사용되어 단결정 실리콘의 새로운 응용 분야를 크게 개척할 것입니다. 태양 전지.
그 결과는 잡지 네이처(Nature)에 잡지 표지로 게재되었습니다(Nature, 2023, 617: 717–723).
산업용 크기의 유연한 단결정 실리콘 태양전지.7. 감지, 저장, 계산이 통합된 새로운 광전 검출기
중국과학원 상하이 기술물리연구소 적외선 과학 기술 핵심 연구소 후웨이다(Hu Weida)와 미아오 진수이(Miao Jinshui) 연구팀이 세계 최초로 이온 기반의 센서-저장-컴퓨팅 통합 광검출기를 제안했다. -전자 결합 효과 인간의 시각적 인식 아키텍처를 시뮬레이션하여 감지 끝단의 광전 정보 처리 기능을 통해 적외선 감지의 개별 아키텍처로 인한 지연 및 전력 소비 문제를 해결하여 대규모 하드웨어 통합의 기반을 마련할 수 있습니다. 감지, 저장 및 컴퓨팅 광전 감지 칩과 대상 인식 응용 프로그램을 소개합니다.
해당 결과는 Nature Nanotechnology 저널(2023, 18: 1303–1310)에 게재됐다.
8. 온칩 학습이 가능한 세계 최초의 멤리스터 저장 및 계산 통합 칩
칭화대학교 Qian He와 Wu Huaqiang 연구팀은 세계 최초로 완전한 시스템 통합과 효율적인 온칩 학습을 지원하는 멤리스터 저장 및 컴퓨팅 통합 칩을 구현했습니다. 기호 및 임계값을 사용하여 CMOS 회로와 멤리스터 간의 낮은 적응성 문제를 해결하여 증분 학습 작업에서 칩의 전력 소비를 기존 하드웨어의 1/35에 불과하게 만들어 엣지 인공 지능 하드웨어를 위한 새로운 에너지 효율적인 솔루션을 제공합니다. 플랫폼. .
결과는 사이언스(Science, 2023, 381: 1205–1211)에 게재되었습니다.
9. 광전자공학 완전 아날로그 지능형 컴퓨팅 칩
Tsinghua University의 Dai Qionghai, Fang Lu, Qiao Fei 및 Wu Jiamin은 협력하여 주요 문제를 해결하고 광 컴퓨팅과 아날로그 전자 컴퓨팅 기술을 결합하여 데이터 변환의 상호 제약을 극복하는 대규모 재구성 가능한 광전자 지능형 컴퓨팅 아키텍처를 구축했습니다. 기존 칩 아키텍처의 속도, 정확성 및 전력 소비 병목 현상을 해결하기 위해 완전 아날로그 광전자 지능형 컴퓨팅 칩 ACCEL이 개발되었습니다. 기존 고성능 칩과 비교해 컴퓨팅 성능은 1000배, 에너지 효율은 100만배 향상됐다. 이 칩은 무인 시스템과 지능형 대형 모델에 사용될 예정이다.
결과는 Nature 저널에 게재되었습니다(Nature, 2023, 623: 48–57).
10. 재구성 가능한 디지털 저장 및 계산 통합 AI 칩
칭화대 Yin Shoyi 교수, Wei Shaojun 교수, 홍콩과기대 Tu Fengbin 교수로 구성된 팀은 재구성 가능한 디지털 저장 및 컴퓨팅이라는 에너지 효율성, 정확성 및 유연성을 고려할 수 있는 AI 칩의 새로운 패러다임을 제안했습니다. 통합 아키텍처를 구축하고 컴퓨팅 시나리오를 위한 통합 스토리지 및 컴퓨팅 AI 칩인 세계 최초의 범용 클라우드 하이엔드 ReDCIM(Reconfigurable Digital Computing-In-Memory)을 설계했습니다. 이 칩은 처음으로 통합 스토리지 및 컴퓨팅 아키텍처에서 고정밀 부동 소수점 및 정수 계산을 지원하여 데이터 센터 수준의 클라우드 AI 추론 및 교육과 같은 다양한 애플리케이션 시나리오의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
이번 연구 결과는 집적회로 분야 최고 저널인 IEEE Journal of Solid–State Circuits(JSSC, 58권, 2023년 1월 1일)에 게재됐다.
재구성 가능한 디지털 스토리지 및 컴퓨팅 통합 AI 칩 ReDCIM의 현미경 사진, 핵심 기술 및 동시 연구와의 비교.2023년 "중국 10대 반도체 연구 발전" 후보 선정
01이중층 반도체 양자우물에서 엑시톤 분수 양자홀 상태 규명
결과 논문: 불균형 전자-정공 이중층의 여기자 토폴로지 순서 Nature, 2023, 619: 57–62
논문 저자: Rui Wang, Tigran A. Sedrakyan, Baigeng Wang, Lingjie Du & Rui-Rui Du
02토폴로지 보호 기반 최초의 반도체 키랄 광자 소스 칩
결과 논문: 대규모 메론 격자에서 토폴로지로 유도된 키랄 광자 방출 Nature Electronics, 2023, 6: 516–524
논문 저자: Xuefeng Wu, Xu Li, Wenyu Kang, Xichao Zhang, Li Chen, Zhibai Zhong, Yan Zhou, Johan Åkerman, Yaping Wu, Rong Zhang 및 Junyong Kang
03A CMOS 호환 저항자기장 삼각상 강유전체 Hf(Zr)1+xO2 소재
결과 논문: 초저 보자력장을 갖는 강유전성 Hf(Zr)1+xO2 커패시터의 안정적인 능면체 위상 Science, 2023, 381: 558–563
논문 저자: Yuan Wang, Lei Tao, Roger Guzman, Qing Luo, Wu Zhou, Yang Yang, Yingfen Wei, Yu Liu, Pengfei Jiang, Yuting Chen, Shuxian Lv, Yaxin Ding, Wei Wei, Tiancheng Gong, Yan Wang, Qi Liu, Shixuan Du, Ming Liu
04광화학결합으로 반도체 3차원 나노프린팅 가능
결과 논문: 콜로이드 나노결정의 광화학 결합에 의한 무기 나노물질의 3D 프린팅 Science, 2023, 381: 1468–1474
논문 저자: Fu Li, Shao–Feng Liu, Wangyu Liu, Zheng-Wei Hou, Jiaxi Jiang, Zhong Fu, Song Wang, Yilong Si, Shaoyong Lu, Hongwei Zhou, Dan Liu, Xiaoli Tian, Hengwei Qiu, Yuchen Yang, Zhengcao Li, Xiaoyan Li, Linhan Lin, Hong–Bo Sun, Hao Zhang & Jinghong Li
05재구성 가능한 응집성 나노레이저 어레이
결과 논문: 위상 동기화를 통한 재구성 가능한 모아레 나노레이저 어레이 Nature, 2023, 624: 282–288
논문 저자: Hong-Yi Luan, Yun-Hao Ouyang, Zi-Wei Zhao, Wen–Zhi Mao 및 Ren-Min Ma
06반도체 흑린의 초고속 순간 에너지 밴드 조절
결과 논문: 흑린의 유사 스핀 선택성 Floquet 밴드 엔지니어링 Nature, 2023, 614: 75–80
논문 저자: Shaohua Zhou, Changhua Bao, Benshu Fan, Hui Zhou, Qixuan Gao, Haoyuan Zhong, Tianyun Lin, Hang Liu, Pu Yu, Peizhe Tang, Sheng Meng, Wenhui Duan & Shuyun Zhou
07첨단 노드 탄소 기반 집적 회로
결과 논문: 정렬된 탄소 나노튜브 트랜지스터를 10nm 미만 노드로 확장 Nature Electronics, 2023, 6: 506–515
논문 저자: Yanxia Lin, Yu Cao, Sujuan Ding, Panpan Zhang, Lin Xu, Chenchen Liu, Qianlan Hu, Chuanhong Jin, Lian–Mao Peng 및 Zhiyong Zhang
08통합 스토리지 및 컴퓨팅 하드웨어 기반의 무선 데이터 전송 시스템
결과 논문: 병렬 인메모리 무선 컴퓨팅. Nature Electronics, 2023, 6: 381–389
논문 저자: Cong Wang, Gong-Jie Ruan, Zai-Zheng Yang, Xing–Jian Yangdong, Yixiang Li, Liang Wu, Yingmeng Ge, Yichen Zhao, Chen Pan, Wei Wei, Li–Bo Wang, Bin Cheng, Zaichen 장, 추안 장, 시준 리앙, 펑 미아오
09A 링 증폭기 기반 10mW, 10개 유효 비트, 1G 샘플링 속도 아날로그-디지털 변환기
결과 논문: 분할 MDAC 및 전환형 기준 디커플링 커패시터를 갖춘 10mW 10-ENoB 1-GS/s 링 앰프 기반 파이프라인 TI-SAR ADC IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2023, 58: 3576–3585
논문 저자: Mingtao Zhan, Lu Jie, Yi Zhong 및 Nan Sun
10고속 무선 통신을 위한 실리콘 기반 220GHz 슬라이딩 IF 트랜시버 칩셋
결과 논문: 0.13μm SiGe BiCMOS의 고속 데이터 통신을 위한 220GHz 슬라이딩 IF 쿼드러처 송신기 및 수신기 칩셋 IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2023, 58: 1913–1927
논문 저자: Zekun Li, Jixin Chen, Huanbo Li, Jiayang Yu, Yuxiang Lu, Rui Zhou, Zhe Chen & Wei Hong
양성자 매개 방법으로 차세대 메모리 장치 및 뉴로모픽 컴퓨팅 칩...
ST와 Exagan, GaN 개발의 새로운 장을 열다
