電子材料

新型超材料將有效提升光通信和計(jì)算能力

科學(xué)家們很早就知道超材料能夠操縱諸如可見光之類的電磁波，使其表現(xiàn)出一些特殊的性能。這些特殊的性能促使了許多技術(shù)的突破，例如超高分辨率成像技術(shù)等。現(xiàn)在，馬薩諸塞大學(xué)洛威爾分校作為研究小組的一部分，正把光操縱技術(shù)引向新的方向。

研究團(tuán)隊(duì)包括馬薩諸塞大學(xué)洛威爾分校、倫敦國(guó)王學(xué)院、巴黎狄德羅大學(xué)和哈特福德大學(xué)，研究小組發(fā)明了一種新的超材料，可以通過“調(diào)諧”來改變光的顏色。這項(xiàng)技術(shù)使計(jì)算機(jī)處理器實(shí)現(xiàn)片上光通信成為可能，從而帶來更小、更快、更便宜、更省電、帶寬更寬、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更好的計(jì)算機(jī)芯片，同時(shí)還可以創(chuàng)建更高效的光纖通信網(wǎng)絡(luò)。

馬薩諸塞大學(xué)洛威爾分校物理與應(yīng)用物理系教授Prof.Viktor Podolskiy解釋到：“當(dāng)今的計(jì)算機(jī)芯片使用電子進(jìn)行計(jì)算，電子非常小，因此是非常理想的選擇。然而，電子的頻率卻不夠快。光是由微小粒子光子組成的，它沒有質(zhì)量。因此，光子具有提升芯片處理速度的潛力?！?/p>

通過將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光脈沖，片上光通信將取代傳統(tǒng)硅芯片的銅線通信。最終，芯片核與核間的直接通信，以及芯片間的光通信將成為可能。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

霍斯特中心和弗勞恩霍夫研究所研發(fā)全球最長(zhǎng)OLED

全球領(lǐng)先創(chuàng)新和研究機(jī)構(gòu)——荷蘭霍斯特中心（HolstCentre）和德國(guó)弗勞恩霍夫FEP研究所（FraunhoferFEP）日前宣布，他們已經(jīng)研發(fā)出了全球最長(zhǎng)的OLED，長(zhǎng)達(dá)15m（49.2英尺）。這一發(fā)明或?qū)O大地導(dǎo)致該技術(shù)生產(chǎn)成本的下降，而這也正是一直阻礙OLED作為建筑和普通照明廣泛應(yīng)用光源的一大難點(diǎn)。

荷蘭霍斯特中心和弗勞恩霍夫FEP研究所已經(jīng)嘗試了十多年，以完善被稱作卷對(duì)卷（R2R）的生產(chǎn)流程，也正是通過這種流程，才有了上述接近50英寸的OLED產(chǎn)品。

霍斯特中心項(xiàng)目經(jīng)理Pim Groen表示：“卷對(duì)卷生產(chǎn)有望為OLED等柔性電子應(yīng)用提供更低的成本以及更高的產(chǎn)量。10多年來，我們霍斯特中心一直在開發(fā)一種獨(dú)特的溶液涂膜卷對(duì)卷生產(chǎn)線。此次展出的15m OLED充分說明此技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并可提供經(jīng)濟(jì)高效的大批量OLED生產(chǎn)?！保ㄖ袊?guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

超寬禁帶寬度半導(dǎo)體氧化鎵材料前景可期

在API出版的《Journal of Applied Physics》上，佛羅里達(dá)大學(xué)、美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室和韓國(guó)大學(xué)的研究人員對(duì)最有前途的超寬禁帶寬度材料氧化鎵（Ga2O3）的性質(zhì)、性能、目前的限制和未來的發(fā)展提出了詳細(xì)的展望。

氧化鎵具有4.8eV的超寬禁帶寬度，超過了碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的3.3eV，而硅（Si）卻只有1.1eV。超寬的禁帶寬度使得氧化鎵能夠承受比Si、SiC、GaN更強(qiáng)的電場(chǎng)，此外Ga2O3還能夠承受更高的電壓。這使得它在制造小型化、高效化大功率晶體管方面非常具有價(jià)值。

“Ga2O3為半導(dǎo)體制造商提供了一種非常適用于微電子器件的材料”佛羅里達(dá)大學(xué)材料科學(xué)與工程教授、論文作者Stephen Pearton表示。Pearton和他的同事還研究了Ga2O3作為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）材料的可能性。

Pearton總結(jié)說，Ga2O3材料不會(huì)取代SiC和GaN成為第4代半導(dǎo)體材料，但是它更有可能在高功率、高電壓器件方面發(fā)揮作用。Pearton講，Ga2O3材料最有前途的應(yīng)用可能是作為電動(dòng)汽車和光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的高壓整流器。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

Imec首次在300mm晶圓片上直接生長(zhǎng)2D材料

比利時(shí)魯汶微電子研究中心（IMEC）公布了一個(gè)300mm晶圓平臺(tái)，使用2D材料制造金屬-氧化物硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）器件。2D材料可以為器件尺寸的極端伸縮提供路徑，因?yàn)樗鼈兙哂性蛹?jí)精度，并且?guī)缀醪皇芏虦系佬?yīng)的影響。2D材料的其他潛在應(yīng)用可能來自于將其用作后段工序（BEOL）的開關(guān)，它可以對(duì)集成流中允許的溫度預(yù)設(shè)設(shè)置上限。

Imec平臺(tái)集成了一個(gè)由二硫化鎢（WS2）組成的晶體管溝道，這是一種2D材料，與其他大多數(shù)2D材料相比具有更高的導(dǎo)通電流能力和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。Imec在IEDM上的報(bào)告指出，這是首次金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）在300mm晶圓片上生長(zhǎng)WS2。MOCVD的合成方法可以在整個(gè)300mm晶圓和最高遷移率的材料上實(shí)現(xiàn)單層精度的厚度控制。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

新的量子材料將使計(jì)算設(shè)備超越半導(dǎo)體時(shí)代

英特爾公司（Intel Corp.）和加州大學(xué)伯克利分校（University of California，Berkeley）的研究人員正在尋求能夠超越現(xiàn)有晶體管技術(shù)的方法，為新型存儲(chǔ)器和邏輯電路鋪平了道路，新型電路將來可能會(huì)出現(xiàn)在地球上的每一臺(tái)電腦上。

12月3日，在《Nature》雜志發(fā)表之前，一篇論文率先在網(wǎng)上發(fā)表，文章中提到了將多鐵性和拓?fù)湫圆牧蠎?yīng)用于邏輯和內(nèi)存設(shè)備中，這將會(huì)對(duì)當(dāng)前基于COMS（互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體）的微處理器具有10～100倍的節(jié)能改進(jìn)。

磁電式自旋軌道（MESO）器件在同一條件下的邏輯運(yùn)算量將是COMS器件的5倍，繼續(xù)朝著單位面積計(jì)算量更多的方向發(fā)展，這是摩爾定律的一個(gè)核心原則。

新器件將會(huì)推動(dòng)高計(jì)算能力、低能耗的技術(shù)發(fā)展，尤其是高度自動(dòng)化的自動(dòng)駕駛汽車和無人機(jī)，這2種技術(shù)都要求在每秒中進(jìn)行多次的計(jì)算機(jī)操作。

在新型MESO器件中，二進(jìn)制被定義為多鐵性材料中粒子的上下磁性自旋態(tài)。多鐵性材料是由加州大學(xué)伯克利分校（UC，Berkeley）材料科學(xué)與工程物理學(xué)教授Ramamoorthy Ramesh于2001年創(chuàng)造的，他同時(shí)也是這篇論文的主要作者。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

DARPA著眼可信半導(dǎo)體制造

2018年12月下旬，美國(guó)軍方研究人員將向工業(yè)界公布1項(xiàng)新計(jì)劃，該計(jì)劃旨在從制造到系統(tǒng)集成領(lǐng)域，針對(duì)各種可信計(jì)算應(yīng)用，幫助開發(fā)安全集成電路技術(shù)。位于弗吉尼亞州阿靈頓的美國(guó)國(guó)防先期研究計(jì)劃局（DARPA）的官員舉辦行業(yè)簡(jiǎn)報(bào)會(huì)，介紹即將實(shí)施的——國(guó)防應(yīng)用（ERI：DA）電子復(fù)興計(jì)劃。

ERI：DA是最近宣布的DARPA電子復(fù)興計(jì)劃第2階段計(jì)劃中幾個(gè)潛在的跨部門公告之一。簡(jiǎn)報(bào)的目的是向工業(yè)界介紹ERI第2階段的防務(wù)應(yīng)用；并報(bào)告當(dāng)前ERI計(jì)劃的概述。ERI：DA計(jì)劃旨在利用目前ERI計(jì)劃重點(diǎn)推動(dòng)的技術(shù)——即對(duì)美國(guó)國(guó)內(nèi)安全芯片制造支持的需要；投資芯片安全；并演示用于國(guó)防應(yīng)用的新ERI技術(shù)，進(jìn)而開發(fā)具有革命性的國(guó)防能力。

美國(guó)國(guó)防先期研究計(jì)劃局的官員說，他們希望促進(jìn)那些有能力將電子創(chuàng)新應(yīng)用到國(guó)防硬件的機(jī)構(gòu)間的合作。這些非機(jī)-密簡(jiǎn)報(bào)既能介紹政府概述，又能給這些公司帶來構(gòu)建團(tuán)隊(duì)的機(jī)會(huì)。ERI階段II將在現(xiàn)有ERI計(jì)劃的基礎(chǔ)上，幫助支持美國(guó)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造工藝，幫助美國(guó)國(guó)防電子系統(tǒng)集成商實(shí)現(xiàn)專用電路。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

三菱電機(jī)與東京大學(xué)提出提高SiC功率半導(dǎo)體可靠性的新機(jī)制

三菱電機(jī)公司和東京大學(xué)提出了提高碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體可靠性的新機(jī)制。這個(gè)新機(jī)制是通過確認(rèn)柵極氧化物和SiC之間的界面下的硫捕獲器件電流路徑中的一些電子傳導(dǎo)，增加閾值電壓而不改變器件的導(dǎo)通電阻而實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)制有望讓電力電子設(shè)備提高對(duì)電磁噪聲的耐受（我們已知電磁噪聲會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障）。

在此項(xiàng)研究中，三菱電機(jī)進(jìn)行了SiC功率半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)和制造，并對(duì)硫在電流路徑中捕獲電子進(jìn)行了分析，而東京大學(xué)則進(jìn)行了電子散射的測(cè)量。目前，人們一直認(rèn)為與傳統(tǒng)的氮或磷相比，硫不是在SiC功率半導(dǎo)體器件中為電流傳導(dǎo)提供電子的合適元素。然而，三菱電機(jī)和東京大學(xué)近年來則專注于對(duì)不同性質(zhì)硫的研究，認(rèn)為在SiC中的硫固有性質(zhì)使其趨向于捕獲電子。該特性的確認(rèn)是提出該SiC功率半導(dǎo)體器件新機(jī)制的基礎(chǔ)。

在該項(xiàng)機(jī)制中，在SiC中適量的硫離子和分布在一定程度上阻擋了界面附近的電子，因此在不影響導(dǎo)通電阻的情況下可以增加閾值電壓。人們目前正積極尋求能夠提供這種電特性的合適原子來實(shí)現(xiàn)抵抗外部電磁噪聲的影響而不易發(fā)生故障的裝置。在這方面，新機(jī)制比傳統(tǒng)機(jī)制更優(yōu)異，并且可以保持低導(dǎo)通電阻。

三菱電機(jī)表示，未來，他們的目標(biāo)是繼續(xù)完善其SiC金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiC MOSFET）的設(shè)計(jì)和規(guī)格，以進(jìn)一步提高SiC功率半導(dǎo)體器件的可靠性。（中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

中科院合肥研究院在電磁屏蔽且導(dǎo)熱的先進(jìn)電子封裝材料研究方面取得進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)研究所先進(jìn)材料中心研究員田興友和副研究員張獻(xiàn)團(tuán)隊(duì)在同步實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱絕緣及電磁屏蔽性能的先進(jìn)電子封裝材料制備方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在復(fù)合材料期刊Composites Part A（2019）上。

電子封裝材料在某些場(chǎng)合下具有電絕緣特性的要求，而目前碳系復(fù)合材料在改善導(dǎo)熱性能的同時(shí)，通常會(huì)引起導(dǎo)電性能的提升，從而影響了封裝材料的實(shí)際應(yīng)用。該課題組以聚偏氟乙烯（PVDF）為研究對(duì)象，構(gòu)筑了多壁碳納米管（MWCNT）與氮化硼（BN）的隔離雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足材料導(dǎo)熱與抗干擾性能的同時(shí)，兼顧了電子封裝材料的電絕緣性能。首先原位制備了PVDF@MWCNT復(fù)合微球，在微球內(nèi)部形成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)又提高了PVDF的導(dǎo)熱性能；然后在微球外部，采用絕緣BN導(dǎo)熱填料構(gòu)建了完整的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)通路，并通過整體包覆降低了復(fù)合微球的導(dǎo)電性能，從而使得復(fù)合材料在實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱和電磁屏蔽性能同步提升的基礎(chǔ)上，兼具有良好的電絕緣性能。（中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）

國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心與武漢虹拓合作開發(fā)飛秒頻率梳光芯片

國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心與武漢虹拓新技術(shù)公司在武漢簽署合作協(xié)議，共同開發(fā)飛秒頻率梳光芯片。

2013年武漢虹拓開發(fā)出中國(guó)首臺(tái)全光纖飛秒激光器，打破歐美壟斷填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。2015年，武漢虹拓掌握基于飛秒激光加工工藝的新型光纖制造技術(shù)，使用飛秒激光在發(fā)絲粗細(xì)的光纖內(nèi)部雕刻出雙螺旋紋路，抑制傳輸過程中的光信號(hào)失真，并在中、美2國(guó)申請(qǐng)了專利。該技術(shù)將使現(xiàn)有光纖容量提升100倍，從而極大降低光纖傳輸系統(tǒng)的成本。同年，虹拓公司針對(duì)信息行業(yè)國(guó)際制高點(diǎn)，成功開發(fā)出世界首個(gè)小型化超高速飛秒激光器。

飛秒激光被稱為“最快的刀、最準(zhǔn)的尺、最亮的光”，它具有脈沖持續(xù)時(shí)間極短、峰值功率極高的優(yōu)點(diǎn)，其脈沖持續(xù)時(shí)間可達(dá)千萬億分之一秒，而峰值功率可達(dá)百萬億瓦。光纖飛秒激光器可廣泛應(yīng)用于精密微加工、再制造、醫(yī)療、科研、電子制造等領(lǐng)域。特別是在微加工領(lǐng)域，由于其對(duì)材料周圍影響極小，能安全的切割，打孔、雕刻，甚至應(yīng)用于集成電路的光刻工藝中。（中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)）

耐威科技子公司成功研制“8英寸硅基氮化鎵外延晶圓”

耐威科技公告，公司控股子公司聚能晶源近日成功研制“8英寸硅基氮化鎵（GaN-on-Si）外延晶圓”。公司表示，此次“8英寸硅基氮化鎵（GaNon-Si）外延晶圓”的研制成功，使得聚能晶源成為截至目前公司已知全球范圍內(nèi)領(lǐng)先的可提供具備長(zhǎng)時(shí)可靠性的8英寸GaN外延晶圓的生產(chǎn)企業(yè)，有利于公司加快在第3代半導(dǎo)體材料與器件領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備。（中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)）

新一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目落戶長(zhǎng)沙望城

近日，新一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目整體布局中的核心“科創(chuàng)中心”簽約落戶湖南長(zhǎng)沙市望城區(qū)，長(zhǎng)沙推進(jìn)新一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)工作又邁進(jìn)一大步。

2017年，山東天岳晶體材料有限公司會(huì)同新一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)企業(yè)聯(lián)合落地長(zhǎng)沙，啟動(dòng)新一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目。其中，材料中心已落戶瀏陽(yáng)經(jīng)開區(qū)，應(yīng)用及智造中心已落戶望城經(jīng)開區(qū)。

這次落戶的科創(chuàng)中心囊括總部基地、研究院等，主要負(fù)責(zé)創(chuàng)新與研發(fā)，是整個(gè)項(xiàng)目的“大腦”，為各條產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供原動(dòng)力。預(yù)計(jì)科創(chuàng)中心與應(yīng)用及智造中心首階段共投資約100億元。該項(xiàng)目計(jì)劃經(jīng)過5～10年持續(xù)建設(shè)發(fā)展，將長(zhǎng)沙建成世界級(jí)新一代半導(dǎo)體材料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，逐步成為新一代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)集群核心地帶，著力打造千億產(chǎn)業(yè)鏈。（湖南日?qǐng)?bào)）