我國科學家成功開發人造藍寶石介質晶圓為低功耗芯片提供技術支撐

經過多年研究攻關，我國科學家成功研制出一種人造藍寶石作為絕緣介質的晶圓，為開發低功耗芯片提供了重要的技術支撐。這一成果8月7日在國際學術期刊《自然》發表。

隨著電子設備不斷小型化和性能要求的提升，芯片中的晶體管數量持續增加，尺寸日益縮小，同時也帶來了新的技術挑戰，尤其是在介質材料方面。電子芯片中的介質材料主要起到絕緣的作用，但當傳統的介質材料厚度減小到納米級別時，其絕緣性能會顯著下降，導致電流泄漏。這不僅增加了芯片的能耗，還導致發熱量上升，影響了設備的穩定性和使用壽命。為了解決這一難題，科研團隊開發了一種創新的金屬插層氧化技術。

中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員狄增峰介紹，以前的介質材料主要是用非晶的材料來做，我們這次發明主要是發明了晶體的介質材料，通過插層氧化的技術對單晶鋁進行氧化，實現了單晶氧化鋁作為介質材料，它在1納米下能夠實現非常低的泄漏電流。

中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員田子傲介紹，這個氧化鋁它就是藍寶石，它雖然是人工合成的，但是它的晶體結構，它的介電特性，它的絕緣特性都是跟我們現實生活中的寶石的性能是一樣的。這個就是我們最典型的一個器件結構，下面是鍺的半導體材料，中間是介質，上面是金屬，這是中間薄薄的一層，大概只有2個納米，它就是我們人工合成的藍寶石，可以看到它的它這個界面是非常清晰的，非常光滑的界面也有助于它限制漏電流的產生。

據介紹，通過采用這種新型材料，科研團隊目前已成功制備出低功耗芯片器件，續航能力和運行效率得到大幅提升。這一成果不僅對智能手機的電池續航具有重要意義，還為人工智能、物聯網等領域的低功耗芯片發展提供了有力支持。