中国科学家研发新型蓝宝石芯片技术，登《自然》期刊

中国科学家研发新型蓝宝石芯片技术，登《自然》期刊

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来源

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2024年8月7日，国际顶级学术期刊《自然》发表了一项来自中国的重要科研成果：中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队成功开发出一种新型人造蓝宝石介质晶圆。这一突破性技术不仅解决了困扰芯片行业多年的难题，更为未来低功耗芯片的发展开辟了新路径。

蓝宝石，这种在自然界中硬度仅次于钻石的珍贵宝石，如今在科技领域焕发出了新的光彩。研究团队发现，通过特殊工艺处理后的人造蓝宝石，可以作为芯片中的绝缘介质材料，有效解决传统材料在纳米级别下绝缘性能下降的问题。

研究团队开发了一种名为“金属插层氧化”的创新技术。该技术的核心是在极低氧气氛围下，精确控制氧原子逐层嵌入金属铝的晶格中。具体步骤如下：

1. 首先在锗基石墨烯晶圆上生长单晶金属铝，利用石墨烯与金属铝之间的弱相互作用，实现4英寸单晶金属铝晶圆的无损剥离，获得原子级平整的表面。
2. 然后在严格控制的氧气环境中，氧原子有序地嵌入金属铝的晶格中，形成稳定的单晶氧化铝薄膜。

这种单晶氧化铝薄膜即使在1纳米的极薄厚度下，仍能保持优异的绝缘性能，有效抑制电流泄漏。

这一技术突破对芯片行业具有重要意义。随着电子设备不断小型化，芯片中的晶体管数量持续增加，尺寸日益缩小，对介质材料的要求也越来越高。新型人造蓝宝石介质晶圆的出现，为开发低功耗芯片提供了关键技术支持。

• 智能手机：采用这种新材料的芯片将显著降低能耗，延长电池续航时间，同时减少发热，提升设备稳定性。
• 人工智能：在AI领域，低功耗高性能的芯片是实现大规模计算的关键，这一技术有望推动AI应用的进一步发展。
• 物联网：对于需要长时间运行的物联网设备来说，低功耗特性尤为重要，这项技术将为其提供更可靠的技术支撑。

这一成果是中国科学家在芯片技术领域的重要突破，不仅展现了中国在科技创新方面的实力，更为全球芯片行业的发展注入了新的动力。随着研究的深入，我们有理由相信，这种新型人造蓝宝石介质晶圆将在更多领域展现出其独特价值，为未来的科技创新开启新的篇章。