我国科学家成功开发人造蓝宝石介质晶圆为低功耗芯片提供技术支撑

经过多年研究攻关，我国科学家成功研制出一种人造蓝宝石作为绝缘介质的晶圆，为开发低功耗芯片提供了重要的技术支撑。这一成果8月7日在国际学术期刊《自然》发表。

随着电子设备不断小型化和性能要求的提升，芯片中的晶体管数量持续增加，尺寸日益缩小，同时也带来了新的技术挑战，尤其是在介质材料方面。电子芯片中的介质材料主要起到绝缘的作用，但当传统的介质材料厚度减小到纳米级别时，其绝缘性能会显著下降，导致电流泄漏。这不仅增加了芯片的能耗，还导致发热量上升，影响了设备的稳定性和使用寿命。为了解决这一难题，科研团队开发了一种创新的金属插层氧化技术。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员狄增峰介绍，以前的介质材料主要是用非晶的材料来做，我们这次发明主要是发明了晶体的介质材料，通过插层氧化的技术对单晶铝进行氧化，实现了单晶氧化铝作为介质材料，它在1纳米下能够实现非常低的泄漏电流。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员田子傲介绍，这个氧化铝它就是蓝宝石，它虽然是人工合成的，但是它的晶体结构，它的介电特性，它的绝缘特性都是跟我们现实生活中的宝石的性能是一样的。这个就是我们最典型的一个器件结构，下面是锗的半导体材料，中间是介质，上面是金属，这是中间薄薄的一层，大概只有2个纳米，它就是我们人工合成的蓝宝石，可以看到它的它这个界面是非常清晰的，非常光滑的界面也有助于它限制漏电流的产生。

据介绍，通过采用这种新型材料，科研团队目前已成功制备出低功耗芯片器件，续航能力和运行效率得到大幅提升。这一成果不仅对智能手机的电池续航具有重要意义，还为人工智能、物联网等领域的低功耗芯片发展提供了有力支持。