最近，”双清论坛 “的一篇综述论文深入分析了二维（2D）材料的成就和战略计划，标志着半导体行业向前迈出了重要一步。这项研究发表在《中国信息科学》杂志上。
二维信息材料未来发展布局规划路线图。图片来源：中国科学出版社
这项由中国知名专家合作完成的研究描述了二维材料从基础研究到工业发展的过程，强调了专业工具、人工智能和产学合作在推动这场技术革命中所发挥的重要作用。
半导体微型化的新时代
过去七十年来，半导体行业在推动技术进步方面发挥了重要作用，实现了不断的小型化和性能提升。在寻找基于原子级超薄沟道的下一代晶体管的过程中，二维材料（如过渡金属二掺杂物，TMDs）脱颖而出，成为前景广阔的选择。对摩尔定律的追求推动了对创新材料和几何形状的研究。
二维材料战略路线图
为了达到二维材料的工业标准，这篇评论文章强调了专业技术和工艺的必要性。文章强调了材料生长、表征和电路设计的重要性，为未来十年产学合作引领二维材料研究铺平了道路。路线图的主要部分如下：
材料：精确放大
成功扩大生产规模对于二维半导体材料的未来至关重要。业界在 2 英寸 n 型单晶硅片方面取得了进展，但材料缺陷仍是一个问题。未来的发展将主要集中在两个领域：生产具有完美缺陷控制的更大单晶体，以及性能与硅类似的 p/n 型材料。
表征：人工智能不可或缺的作用
达到亚原子分辨率水平的先进表征技术正在满足二维材料的需求。要实现评估标准的标准化和精细化，就必须整合人工智能技术，以确保实验元数据分析的准确性和效率。
电子器件：BEOL 和 FEOL 的协同作用
就性能指标而言，二维半导体器件越来越接近硅基器件。随后的发展将集中在基础技术上，如受控掺杂和 HKMG 集成，以实现空间、功耗和性能的最大化。
热管理和互连：克服 RC 延迟
减少 RC 延迟和有效管理热量对半导体器件至关重要。通过使用介电常数较低的材料以及集成石墨烯和六方氮化硼 (h-BN) 等二维材料，有望提高性能和可靠性。
集成电路：拥抱三维集成
以二维半导体为基础的集成电路（IC）的未来正朝着三维集成的方向发展。通过利用二维半导体的优势进行单片三维异质集成，这种转变将提高单个芯片的功能和能效。
光电集成：通向高通量技术之路
高通量信息技术即将朝着光电集成的方向发生重大转变。这一未来轨迹取决于大规模、高质量单晶体的合成以及多功能集成器件的开发。
期刊参考：
Qiu, H., et al. (2024) Two-dimensional materials for future information technology: status and prospects. Science China Information Sciences. doi.org/10.1007/s11432-024-4033-8
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