我國(guó)科學(xué)家開發(fā)出人造藍(lán)寶石介質(zhì)晶圓，為低功耗芯片提供技術(shù)支撐

8 月 7 日消息，隨著電子設(shè)備不斷小型化和性能要求的提升，芯片中的晶體管數(shù)量持續(xù)增加，尺寸日益縮小，同時(shí)也帶來(lái)了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是在介質(zhì)材料方面。

經(jīng)過(guò)多年研究攻關(guān)，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所成功研制出一種人造藍(lán)寶石作為絕緣介質(zhì)的晶圓，為開發(fā)低功耗芯片提供了重要的技術(shù)支撐。相關(guān)成果今日已發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上（DOI:10.1038/s41586-024-07786-2）。

電子芯片中的介質(zhì)材料主要起到絕緣的作用，但當(dāng)傳統(tǒng)的介質(zhì)材料厚度減小到納米級(jí)別時(shí)，其絕緣性能會(huì)顯著下降，導(dǎo)致電流泄漏。這不僅增加了芯片的能耗，還導(dǎo)致發(fā)熱量上升，影響了設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命。為了解決這一難題，科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種創(chuàng)新的金屬插層氧化技術(shù)。

官方表示，通過(guò)采用這種新型材料，科研團(tuán)隊(duì)目前已成功制備出低功耗芯片器件，續(xù)航能力和運(yùn)行效率得到大幅提升。這一成果不僅對(duì)智能手機(jī)的電池續(xù)航具有重要意義，還為人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的低功耗芯片發(fā)展提供了有力支持。據(jù)稱，這種材料雖然是人工合成的，但是它的晶體結(jié)構(gòu)、介電特性、絕緣特性與現(xiàn)實(shí)生活中的寶石性能是一樣的。

據(jù)介紹，這種晶體的介質(zhì)材料通過(guò)插層氧化的技術(shù)對(duì)單晶鋁進(jìn)行氧化，實(shí)現(xiàn)了單晶氧化鋁作為介質(zhì)材料，它在 1 納米下能夠?qū)崿F(xiàn)非常低的泄漏電流。