電子材料

科學(xué)家用鍺生產(chǎn)最靈活自適應(yīng)晶體管

奧地利維也納工業(yè)大學(xué)利用鍺生產(chǎn)出世界上最靈活的晶體管。這種新型自適應(yīng)晶體管可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)切換，能執(zhí)行不同的邏輯任務(wù)。

維也納工業(yè)大學(xué)固態(tài)電子研究所博士后研究員馬西亞爾·西斯塔尼解釋道：“通過極其干凈的高質(zhì)量接口，我們用一根由鍺制成的極細(xì)的導(dǎo)線連接2個(gè)電極。在鍺的上方，我們放置了1個(gè)柵電極。具有決定性的1步是，我們的晶體管具有另1個(gè)控制電極，該電極放置在鍺和金屬之間的界面上。它可以對晶體管的功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)編程?！痹谖磥恚@種智能可以讓新晶體管本身的適應(yīng)性來實(shí)現(xiàn)。由于適應(yīng)性的提高，以前需要160個(gè)晶體管的算術(shù)運(yùn)算現(xiàn)在可以用24個(gè)晶體管完成。這樣一來，電路的速度和能效也可以顯著提高。（科技日報(bào)）

美國科學(xué)家成功用3D打印加工出首個(gè)柔性O(shè)LED顯示屏

美國明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校的研究人員發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的1項(xiàng)研究指出，他們制造出了首個(gè)利用3D打印技術(shù)加工的柔性O(shè)LED顯示屏，將有望大大降低OLED顯示屏的成本。由于OLED顯示屏往往需要在大型、昂貴并且處于超清潔的設(shè)施中生產(chǎn)出來，導(dǎo)致其成本較高。為此，明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校的研究人員計(jì)劃發(fā)明1種成本更低的制造OLED顯示屏的方法。

為此，研究人員嘗試采用3D打印生產(chǎn)OLED顯示屏，定制了1臺3D打印機(jī)，并嘗試了2種不同的打印模式，最終成功打印出了1個(gè)邊長1.5英寸，像素為6464的OLED顯示屏，并且每個(gè)像素都能夠正常工作。研究人員還對該OLED顯示屏進(jìn)行了2000次彎曲試驗(yàn)，而顯示屏依舊能夠正常工作，這意味著它將有望用于可穿戴設(shè)備中的柔性O(shè)LED顯示屏。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

韓國NTS開發(fā)8英寸LED晶圓研磨設(shè)備

韓國半導(dǎo)體晶圓研磨拋光設(shè)備廠商N(yùn)TS將于2022年5月發(fā)布8英寸半導(dǎo)體晶圓研磨設(shè)備“EdgeGrinder”，該設(shè)備可將晶圓的外徑精確加工成任何所需的形狀。新設(shè)備采用金剛石磨砂盤研磨8英寸晶圓的外徑和邊緣，通過新設(shè)備的研磨，晶圓可以精確加工成客戶所需的尺寸和形狀。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

澳大利亞科學(xué)家開發(fā)出可用于腦機(jī)接口的新型碳基生物傳感器

近日，來自澳大利亞悉尼科技大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)出1種新型碳基生物傳感器，可能將推動(dòng)腦控機(jī)器人和腦機(jī)接口技術(shù)的革新。該傳感器由外延石墨烯制成，作為1種碳基材料，可以直接種植在硅基碳化物基板上。研究人員將石墨烯的優(yōu)點(diǎn)與硅技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，這使得新開發(fā)的生物傳感器具有很強(qiáng)的彈性和穩(wěn)定性。與商用干電極相比，該傳感器可以極大地減少皮膚接觸電阻，由此可以減少腦電信號在傳導(dǎo)過程中的損耗。此外，該傳感器優(yōu)越的魯棒性，可在高鹽環(huán)境中長期重復(fù)使用。

這種傳感器克服了生物傳感技術(shù)的3大挑戰(zhàn)：耐腐蝕性、耐用性和皮膚接觸電阻，使得它在腦控機(jī)器人和腦機(jī)接口領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。（科技部）

日本試制出碳化硅和氮化鎵合體的功率半導(dǎo)體

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（簡稱“產(chǎn)綜研”）成功試制了新一代功率半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）合為一體的半導(dǎo)體，通過結(jié)合2種特性不同的材料，兼顧較高的轉(zhuǎn)換效率和可靠性。在位于茨城縣筑波市的研究基地“TIA”，產(chǎn)綜研成功進(jìn)行了采用直徑100mm基板的功率半導(dǎo)體的試制和試運(yùn)行。

該半導(dǎo)體支持的電流在試制階段約為20mA，今后將為實(shí)用化而開發(fā)支持10A以上電流的功率半導(dǎo)體。未來力爭應(yīng)用于小型純電動(dòng)汽車搭載的逆變器、以及光伏太陽能發(fā)電設(shè)備的電源調(diào)節(jié)器（電力轉(zhuǎn)換裝置）。（日經(jīng)新聞）

英特爾封裝互連密度提高10倍以上

英特爾通過混合鍵合將封裝的互連密度提高10倍以上，晶體管縮放面積提高30%～50%，以及采用新的量子計(jì)算技術(shù)。英特爾的元器件研究小組正在3個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域開展工作：提供更多晶體管的縮放技術(shù)；新的硅功能，用于功率和內(nèi)存增益；探索物理學(xué)的新概念，以徹底改變世界的計(jì)算方式。

英特爾目前的許多半導(dǎo)體產(chǎn)品都始于元器件研究工作，包括應(yīng)變硅、高K金屬柵、FinFET晶體管、RibbonFET，以及包括EMIB和FoverosDirect在內(nèi)的封裝技術(shù)。該公司的研究人員概述了混合鍵合互連的設(shè)計(jì)、工藝和組裝挑戰(zhàn)的解決方案，發(fā)現(xiàn)了1種將封裝中的互連密度提高10倍的方法。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

傳三星顯示擬擴(kuò)大8.5代IT OLED顯示器生產(chǎn)

SamsungDisplay與日本Ulvac合作開發(fā)了1款垂直沉積設(shè)備，以用于2021年開啟的8.5代ITOLED項(xiàng)目的生產(chǎn)。此外在基板上精確沉積有機(jī)材料的精細(xì)金屬掩膜（FMM），也是8.5代 ITOLED面板商業(yè)化所需的關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)工作正在有條不紊地推進(jìn)，且三星顯示器公司亟需蘋果訂單來拓展這條產(chǎn)線。

值得一提的是，垂直設(shè)備還可防止FMM在生產(chǎn)過程中下垂，以進(jìn)一步節(jié)省成本。不過從側(cè)面沉積有機(jī)材料的方案，對溫度的要求也更高。然而目前的狀況是，三星顯示器公司需要得到蘋果的批準(zhǔn)（是否決定生產(chǎn)大量OLEDiPad），才能切實(shí)加大對8.5代ITOLED（2200mm×2500mm）生產(chǎn)設(shè)施的投資。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

科學(xué)家打造出微型晶體管：寬度只有頭發(fā)直徑的1/25000

來自日本、中國、俄羅斯和澳大利亞的研究人員通過將1個(gè)插入電子顯微鏡的獨(dú)特工具創(chuàng)造出了只有人頭發(fā)直徑1/25000的晶體管，參與了這個(gè)項(xiàng)目。

領(lǐng)導(dǎo)該研究項(xiàng)目的昆士蘭大學(xué)材料科學(xué)中心聯(lián)合主任DmitriGolberg教授指出，這項(xiàng)成果是1個(gè)“非常有趣的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)”，它可以為未來開發(fā)微小的晶體管并用于未來幾代的先進(jìn)計(jì)算設(shè)備引路。Golberg教授表示：“在這項(xiàng)工作中，我們已經(jīng)表明有可能控制單個(gè)碳納米管的電子特性。”研究人員通過同時(shí)施加1個(gè)力和低電壓、加熱由幾層組成的碳納米管直到外管殼分離并只留下1個(gè)單層納米管創(chuàng)造出了這個(gè)微型晶體管。其中，熱量和應(yīng)變改變了納米管的“相似性”，這意味著碳原子連接在一起形成納米管壁的單原子層的模式被重新排列。連接碳原子的新結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，納米管被轉(zhuǎn)化為1個(gè)晶體管。

來自莫斯科國立科技大學(xué)的Golberg教授的團(tuán)隊(duì)成員則創(chuàng)建了1個(gè)理論，其解釋了在晶體管中觀察到的原子結(jié)構(gòu)和特性的變化。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

英特爾神秘晶圓廠計(jì)劃曝光

英特爾公司決定在俄亥俄州哥倫布市地區(qū)新建1家大型計(jì)算機(jī)芯片工廠，這可能是該州歷史上最大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展項(xiàng)目。該工廠計(jì)劃位于哥倫布以東約20英里的富裕郊區(qū)新奧爾巴尼，將雇用數(shù)千名工人，耗資數(shù)百億美元。

英特爾首席執(zhí)行官帕特里克·蓋爾辛格宣布，該公司計(jì)劃在美國某處建立1個(gè)新的“大型晶圓廠”芯片工廠。Gelsinger告訴華盛頓郵報(bào)，它將在10年內(nèi)分階段建造。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

住友礦山將量產(chǎn)新一代碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓

近日，住友礦山表示，計(jì)劃量產(chǎn)新一代功率半導(dǎo)體晶圓，而且會使用自主研發(fā)的最新技術(shù)將價(jià)格降低10%～20%。住友礦山希望憑借這種新型碳化硅晶圓搶占美國科銳等領(lǐng)先企業(yè)的市場，使全球份額占比達(dá)到10%，預(yù)計(jì)2025年實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)1萬片。

住友礦山所開發(fā)的技術(shù)是在因結(jié)晶不規(guī)則而導(dǎo)致價(jià)格較低的殘次品“多晶碳化硅”上貼一層可以降低發(fā)電損耗的“單晶碳化硅”可將價(jià)格降低10%～20%。純電動(dòng)汽車的逆變器在采用這款新型晶圓所制成的碳化硅功率半導(dǎo)體時(shí)，能將電力損耗降低10%左右。通過提高功率半導(dǎo)體的性能，減小整個(gè)單個(gè)裝置的尺寸，有利于延長純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

從技術(shù)的角度來說，與硅基功率器件制作工藝不同，碳化硅器件不能直接制作在碳化硅單晶材料上，需要在導(dǎo)通型單晶襯底上額外生長高質(zhì)量的外延材料，最后在外延層上制造各類器件。（中國電子報(bào)）

DB HiTek將采用碳基GaN技術(shù)改進(jìn)8英寸半導(dǎo)體工藝

韓國晶圓代工廠商DB HiTek通過在硅晶圓片上制作由氮化鎵材料制成的薄膜來生產(chǎn)半導(dǎo)體晶圓。該技術(shù)能夠應(yīng)對通信設(shè)備、電動(dòng)汽車充電器和太陽能轉(zhuǎn)換器等快速增長的市場。

DB HiTek將生產(chǎn)基于硅基氮化鎵（GaN-on-Si）技術(shù)的8英寸半導(dǎo)體。這是1種使用GaN-On-Si技術(shù)在硅芯片上沉積GaN材料薄膜的技術(shù)。GaN是下一代半導(dǎo)體材料，可提高通信設(shè)備、電動(dòng)汽車快速充電器和太陽能轉(zhuǎn)換器的電源效率。應(yīng)用GaN-On-Si技術(shù)時(shí)，由于有利于在硅芯片上沉積GaN，所以預(yù)計(jì)該技術(shù)可以通過提高半導(dǎo)體制造的競爭力來簡化芯片加工以增強(qiáng)盈利能力。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

索尼全球首發(fā)雙層堆疊CMOS圖像傳感器

索尼的半導(dǎo)體部門成功開發(fā)了世界上第1個(gè)具有2層晶體管像素的堆疊式CMOS圖像傳感器技術(shù)，可將光收集能力提高1倍。索尼解釋說，典型的圖像傳感器將光電二極管和像素晶體管放置在同一基板上，但在這種新設(shè)計(jì)中，它能夠?qū)⑺鼈兎珠_到不同的基板層上。結(jié)果是傳感器的飽和信號電平大約翻了1番——基本上是它的聚光能力，這顯著提高了動(dòng)態(tài)范圍并降低了噪聲。

飽和信號電平并不直接影響傳感器的聚光能力，而是影響傳感器在昏暗環(huán)境中解釋光信息的準(zhǔn)確度的主要選通因素。為了基本解釋，雙倍的聚光能力是這種進(jìn)步的最終結(jié)果。典型的堆疊式CMOS傳感器使用像素芯片的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由堆疊在邏輯芯片頂部的背照式像素組成，在邏輯芯片上形成信號處理電路。在每個(gè)芯片內(nèi)，將光轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管和控制信號的像素晶體管在同一層上彼此相鄰。

索尼的新架構(gòu)是堆疊式CMOS圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步，該技術(shù)將光電二極管和像素晶體管分離到單獨(dú)的基板上，這些基板彼此堆疊，而不是并排。索尼表示，新的堆疊技術(shù)可以采用允許光電二極管和像素晶體管層各自優(yōu)化的架構(gòu)，從而使飽和信號水平相對于傳統(tǒng)圖像傳感器增加大約1倍，進(jìn)而擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

硅基半導(dǎo)體自旋量子比特實(shí)現(xiàn)超快操控

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)郭國平教授等與國內(nèi)外研究者合作，實(shí)現(xiàn)了硅基自旋量子比特的超快操控，其自旋翻轉(zhuǎn)速率超過540MHz，這也是目前國際上已報(bào)道的最高值。

由于自旋軌道耦合場的方向會影響自旋比特操控速率及比特初始化與讀取的保真度，因此測量并確定自旋軌道耦合場的方向是實(shí)現(xiàn)高保真度自旋量子比特的首要任務(wù)。研究人員進(jìn)一步優(yōu)化器件性能，在耦合強(qiáng)度高度可調(diào)的雙量子點(diǎn)中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞讀取，觀測到了多能級的電偶極自旋共振譜。通過調(diào)節(jié)和選擇共振譜中所展示的不同自旋翻轉(zhuǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了自旋翻轉(zhuǎn)速率超過540MHz的自旋量子比特超快操控。（科技日報(bào)）

次晶態(tài)金剛石“誕生”

近日，北京高壓科學(xué)研究中心研究員緱慧陽等在高溫高壓條件下合成了1種新形態(tài)的金剛石——次晶態(tài)金剛石。該項(xiàng)成果的問世在結(jié)構(gòu)拓?fù)渖湘溄恿朔蔷B(tài)和晶態(tài)，對于揭示非晶材料復(fù)雜的結(jié)構(gòu)本質(zhì)具有深遠(yuǎn)意義。

在晶體中，原子在三維空間上具有特定的堆積次序，其晶體結(jié)構(gòu)可以用1個(gè)小的結(jié)構(gòu)單元周期性表達(dá)。且在宏觀視角下，我們無法分辨出其中的不連續(xù)性，因此我們通常認(rèn)為，在晶體材料中原子的排布是均勻且規(guī)則的。同時(shí)，這也使得晶體材料的各個(gè)部分具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)。

而與此相對，非晶體材料中的原子則缺乏長程的周期性排列，僅存在著短程有序性，即每個(gè)原子只在小范圍內(nèi)與其臨近的原子在排列上呈現(xiàn)出一定的規(guī)則性。因此從宏觀上觀察，其原子排列呈現(xiàn)出普遍的無序性。而這種非晶體在結(jié)構(gòu)上的差異，也直接導(dǎo)致其在力、聲、光、電、磁、熱等各方面材料性能上表現(xiàn)出極大不同。我們?nèi)粘ｋS處可見的玻璃便是最典型的非晶體材料之一。

緱慧陽和團(tuán)隊(duì)選取了不同特點(diǎn)的前驅(qū)物，分別是富勒烯、玻璃碳和洋蔥碳，旨在探索不同前驅(qū)物在高壓下的結(jié)構(gòu)及微結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程和路徑。和預(yù)想中的一樣，研究團(tuán)隊(duì)在30GPa壓強(qiáng)下，1800K以上的高溫范圍內(nèi)，觀察到了納米金剛石的形成。但是只有富勒烯在30GPa和1500～1600K的壓強(qiáng)、溫度條件下出現(xiàn)了能夠保留到常壓的、具有中程有序的非晶金剛石，這是此前從未有過的發(fā)現(xiàn)。（科技日報(bào)）

可重構(gòu)回收的高性能柔性電子器件問世

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙剛課題組利用1種結(jié)合納米纖維靜電紡絲和液態(tài)金屬模板印刷的新技術(shù)，制備出新型可重構(gòu)回收的高性能柔性電子器件。

趙剛課題組提出一種簡單、快速、綠色化的柔性電子器件制備技術(shù)，通過靜電紡絲技術(shù)獲得熱塑性聚氨酯納米纖維膜作為柔性基底，然后利用模板印刷在基底膜上構(gòu)造液態(tài)金屬圖案化電路。此外，他們還通過逐層組裝的策略來參數(shù)化制備柔性電路、電阻器、電容器、電感器及其復(fù)合器件。實(shí)驗(yàn)證明，基于該方案制備的柔性電子器件，具有優(yōu)異的可拉伸性、透氣性和穩(wěn)定性，并且可重構(gòu)、可回收。（中國科學(xué)院）

中科院聲表面波快速氫氣傳感技術(shù)研究獲進(jìn)展

中國科學(xué)院聲學(xué)研究所超聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究員王文課題組在前期工作基礎(chǔ)上，與南開大學(xué)教授楊大馳團(tuán)隊(duì)合作，將微納聲表面波器件技術(shù)與鈀鎳納米線氫敏材料相結(jié)合，提出并研制了1種秒級響應(yīng)的新型聲表面波氫氣傳感器。鈀鎳納米線具有較大的比表面積，容易吸附大量氣體，有助于提高傳感器的響應(yīng)速度。

研究人員采用濕化學(xué)法制備鈀鎳納米線并將其溶于乙醇中，通過滴涂的方式沉積在聲表面波器件表面構(gòu)建聲表面波氫氣傳感器，然后將所研制的傳感器集成到鑒相電路中，進(jìn)行測試評估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該聲表面波氫氣傳感器實(shí)現(xiàn)了目前相關(guān)研究成果中的最快響應(yīng)（1.8s）、1.65mV/%的高靈敏度與7ppm的低檢測限，并具有良好的重復(fù)性與選擇性。（中國科學(xué)院）

中國科學(xué)院合肥研究院在三維各向異性材料研究中獲進(jìn)展

中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所功能材料物理與器件研究部在層狀鉬鋁硼（MoAlB）單晶的生長及三維各向異性研究方面取得進(jìn)展。

三維各向異性功能屬性（如磁、電、熱、光學(xué)等）不僅有利于材料的多種應(yīng)用，而且有助于豐富材料的調(diào)控維度。如何在眾多材料體系中探尋具有三維各向異性功能屬性的材料，是目前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)，研究人員成功生長了面內(nèi)各向異性的層狀MoAlB單晶，并觀察到巨大的三維電導(dǎo)率各向異性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論研究，該研究澄清了MoAlB三維電導(dǎo)率各向異性源于由三維各向異性的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵引起的三維各向異性的聲子振動(dòng)和電子結(jié)構(gòu)。

該研究為三維各向異性MoAlB單晶的應(yīng)用設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)MoB二維MBene的合成制備提供了可能。（中國電子元件行業(yè)協(xié)會）

豪威科技推出2億像素圖像傳感器擁有全球最小0.61μm像素尺寸

韋爾股份旗下豪威科技宣布推出了針對高端智能手機(jī)市場的全球最小的0.61μm像素尺寸的2億分辨率的圖像傳感器OVB0B。

OVB0B分辨率為2億像素（16384×12288），其像素尺寸為0.61μm。OVB0B獨(dú)特的16單元合并技術(shù)在1250萬像素模式下可提供優(yōu)質(zhì)視頻和預(yù)覽質(zhì)量，尤其是在低光照條件下。OVB0B也是第1款整個(gè)區(qū)域都可用于使用QPD（四相位檢測）技術(shù)進(jìn)行相位檢測自動(dòng)對焦的2億像素圖像傳感器。（中國電子元件行業(yè)協(xié)會）

清華大學(xué)高性能氮化鋁陶瓷材料項(xiàng)目在鹽城成功轉(zhuǎn)化

近日，東臺高新區(qū)與無錫海古德新技術(shù)有限公司就“高性能氮化鋁陶瓷材料項(xiàng)目”正式簽約。該項(xiàng)目投資6億元，建成后年產(chǎn)氮化鋁基板720萬片，氮化硅基板300萬片。氮化鋁與氮化硅是當(dāng)今最炙手可熱的陶瓷基板材料。隨著功率器件特別是第3代半導(dǎo)體的崛起與應(yīng)用，半導(dǎo)體器件逐漸向大功率、小型化、集成化、多功能等方向發(fā)展，對封裝基板性能也提出了更高要求。據(jù)了解，該項(xiàng)目源于清華大學(xué)國家“863”科技成果，并由無錫海古德新技術(shù)有限公司投資建設(shè)。（東臺高新區(qū)）

臺積電2nm工藝計(jì)劃2025年量產(chǎn)

計(jì)劃在2022年下半年量產(chǎn)3nm工藝的臺積電，也在按計(jì)劃推進(jìn)2nm工藝的研發(fā)及量產(chǎn)事宜，臺積電方面已在考慮2nm工藝工廠的選址。臺積電計(jì)劃建設(shè)2nm工藝工廠的地方，目前是1處高爾夫球場，靠近中部科學(xué)工業(yè)園區(qū)，由一個(gè)企業(yè)集團(tuán)所擁有，有大量的土地可供利用。臺積電這一工廠的投資將會相當(dāng)龐大，整個(gè)項(xiàng)目的投資可能接近1萬億新臺幣，也就是約361.5億美元。臺積電計(jì)劃建設(shè)的2nm工藝芯片工廠，遠(yuǎn)高于目前5nm工藝的芯片代工廠。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）