3月8日消息，日本产业技术综合研究所与台湾半导体研究中心（TSRI）等展开合作，开发了用于新一代半导体的新型晶体管结构。如果采用这项技术，预计有助于制造实现电路微细化的高性能半导体。半导体微细化的技术阻碍逐年提高，不同研究机构之间的合作或将成为打开局面的方法之一。
最近日本产业技术综合研究所等开发出新一代半导体必需的新结构的场效应晶体管（FET）。这是将硅（Si）和锗（Ge）等不同沟道材料从上下方堆叠、使“n型”和“p型”场效应晶体管靠近的名为“CFET”的结构。日本产业技术综合研究所表示，“这在世界上首次实现”。
三维异质沟道互补式场效应晶体管的外观
研究成果发表于2020年12月在线上举行的半导体相关国际会议“IEDM2020”。日本产业技术综合研究所等将在今后约3年里向民营企业转让技术，力争实现实用化。
与此前的晶体管相比，CFET结构的晶体管性能高、面积小，有助于制造2纳米以下线宽的新一代半导体。晶体管是在半导体之中承担电信号切换等的基本电子元件，但要实现微细化，改善结构成为课题。
把半导体芯片的晶体管以高密度集成后，能够以高速、低耗电量处理人工智能（AI）等。如果应用于数据中心等，有望大幅削减电力消耗。
目前最新款智能手机使用5纳米线宽半导体，今后将采用3纳米、2纳米产品，不断迈向微细化。此次开发的新型晶体管预计应用于2024年以后的尖端半导体。不过，将来哪种晶体管结构得到采用仍未确定，或将取决于性价比。
在此次共同研究计划中，双方的机构发挥了各自优势。在日本方面，产业技术综合研究所利用了此前积累的材料开发知识和堆叠异种材料的技术。在台湾方面，半导体研究中心在异种材料堆叠晶体管的设计和试制技术上提供协助。双方此前就在研究人员层面展开交流，自2018年起正式启动共同研究。
不过，开发把异种材料结合起来的器件面临很多课题。日本产业技术综合研究所纳米电子研究部门的主管、工学博士前田辰郎表示，“热膨胀率的差异和材料的选择性蚀刻等控制很难做到”。
包括2020年在内，双方机构的计划预定持续3年，今后将进一步开发技术并向民营企业转让。
晶圆代工龙头台积电也积极布局先进半导体制程，董事长刘德音日前指出，台积电3nm制程依计画推进，甚至比预期还超前一些。台积电原订3nm今年试产，预计2022 年下半年量产；台积电规划3 nm采用鳍式场效电晶体（FinFET）架构，2nm之后转向环绕闸极（GAA）架构。
台积电日前也公告赴日本投资定案，将在日本投资设立100% 持股子公司，实收资本额不超过186 亿日圆，约1.86 亿美元，扩展三维芯片（3D IC）材料研究，预计今年完成。
台湾半导体研究中心布局包含下世代元件、前瞻记忆体、硅基量子计算次系统开发等半导体技术与IC 应用技术服务平台，提供从元件、电路到系统整合的一条龙服务，建立半导体制造、封装测试、IC 设计、半导体IP、系统整合等开放性资讯与服务平台。
文章来源： 日经中文网