1000倍加速增長：中國采用超快速合成技術推進晶圓級二維芯片研發

中國研究人員在二維半導體生產領域取得重大突破，所實現的生長速率較傳統方法最高提升千倍。

人工智能系統和大語言模型日益增長的計算負載正將現有芯片架構推向極限，迫使業界在傳統硅基微縮路徑之外另尋出路。數十年來，摩爾定律通過預測計算能力約每兩年翻一番的規律指引著行業進步。但隨著晶體管尺寸逼近原子尺度，量子效應、熱耗散與制造限制使得進一步微縮愈發艱難。為此，研究人員開始轉向新型材料與架構。

其中，二維半導體作為后摩爾時代的潛力路徑正獲得廣泛關注。這類原子級厚度的結構既可延續晶體管微縮進程，又能提升能效與性能。

摻雜技術突破揭示二維芯片材料關鍵短板

調控原子級薄層材料的電學行為依賴于精準的化學修飾——通過引入微量異質原子改變導電性，這一過程稱為"摻雜"。該方法能夠制備n型（富電子）與p型（富空穴）半導體，兩者均為現代電子器件不可或缺的基石。據報道，盡管二硫化鉬、二硒化鉬等n型二維材料已臻成熟，但實現高性能、高穩定性的p型同類材料仍是重大挑戰，制約著二維半導體器件的全面發展。

現代晶體管架構高度依賴n型與p型材料的互補配對，高性能p型材料的匱乏已成為下一代芯片設計的核心瓶頸。隨著業界探索二維半導體體系中的亞5納米節點，材料體系的平衡性對器件可靠運行愈發關鍵。

為解決這一難題，中國科學院金屬研究所的朱夢劍、任文才與徐川帶領的研究團隊開發出新型二維半導體制備方法。該技術路線旨在突破現有材料限制，推動二維芯片技術的實用化進程。

金基襯底驅動二維半導體快速擴展

重新設計的生長方案顯著加速了二維半導體材料的規模化生產。研究團隊通過引入液態金/鎢雙層襯底，對化學氣相沉積技術進行重構，成功實現了具有可調摻雜特性的單層氮化鎢硅薄膜晶圓級生長。

該方法將單晶疇區擴展至亞毫米尺度，并將生長速率從約五小時生長0.001毫米提升至每分鐘生長約0.02毫米，增幅達千倍級別。所獲薄膜尺寸達到約3.6厘米×1.8厘米，標志著高性能二維半導體材料向規模化制造邁出關鍵一步。

從器件性能維度考量，單層氮化鎢硅兼具高空穴遷移率、高開態電流密度、卓越機械強度、高效散熱能力及可靠化學穩定性等多重優勢，使其成為先進晶體管設計的理想候選材料。

憑借大面積薄膜制備能力與更精準的摻雜調控水平，該新方法有望推動二維半導體向實際制造環節靠攏。尤為關鍵的是，該方法支持將此類材料規模化集成至互補金屬氧化物半導體架構中，這是二維材料融入下一代芯片技術體系的核心環節。

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