中科院研发成功3纳米晶体管，领先世界一年以上

近日，中国科学家在前沿芯片研发方面取得重大突破，通过碳纳米管工艺，成功开发出世界最先进的3纳米晶体管，这个节点相当于一条人类DNA链的宽度，允许在一个指甲盖大小的芯片上集成几百亿个这种晶体管！

该成果由中国科学院微电子研究所的集成电路先导工艺研发中心取得。该中心主要面向5纳米及以下节点高性能和低功耗晶体管性能需求，基于主流后高K金属栅（HKMG-last）三维FinFET器件集成技术，研制高性能的负电容FinFET器件。FinFET即鳍式场效应晶体管，可以改善电路控制并减少漏电流，缩短晶体管的闸长。

目前，现有的硅基晶体管受玻尔兹曼热力学限制，室温下亚阈值摆幅SS≥60mV/dec，阻碍了工作电压的继续降低。当集成电路技术进入5纳米及以下节点，随着集成度的持续增加，在维持器件性能的同时，还面临功耗急剧增加的严重挑战。

先导中心基于HKMGFinFE工艺，通过材料工艺优化和多栅器件电容匹配设计，结合3纳米铪锆金属氧化物薄膜，研制成功NC-FinFET器件。这标志着，微电子所在新型NC-FinFET器件的研制方面取得了重要进展。

在国际上，韩国三星计划到明年上半年完成3纳米晶体管的研发。同7纳米技术相比，基于3纳米技术的处理器只需用一半的电力，性能却会提高35%。

碳纳米管被认为是构建纳米晶体管的理想材料，具有5-10倍的本征速度和功耗优势，性能接近由量子测不准原理所决定的电子开关的极限，有望满足后摩尔时代集成电路的发展需求。目前，中科院微电子所已经向新的高度进发，研发原子大小（0.5纳米）的晶体管。