7月6日,三星電子官網發文稱,通過發現新的半導體材料,已經向「理想半導體」邁出了一步,未來的半導體晶片將會變得更小更快。三星電子技術學院最近表示,他們與蔚山科技學院合作,成功發現了新材料「非晶氮化硼(a-BN)」。這是在英國曼徹斯特大學的研究團隊發現石墨烯被稱為「理想的新材料」的16年後,又一種具有重大意義的新材料被發現。
三星官網的文章說,解決半導體材料的挑戰,關鍵是看二維材料。基於現有矽半導體技術的挑戰之一,是「提高集成度」。隨著集成度的提高,可以快速處理更多信息,但是諸如電氣電路之間幹擾的技術問題也隨之突出。二維材料正成為解決行業內苦惱的鑰匙,因此而備受矚目。二維材料即使在原子級最小的物質單位上,也具有導體、非導體或半導體的強大特性,並且非常薄也難以彎曲,它的厚度大約為A4紙(約0.1mm)10萬分之一的厚度。
其中最具代表性的是「石墨烯」。多年來,三星電子技術研究所一直在研究和開發將石墨烯應用於大規模半導體的生產應用。基於這種源技術,近來他們專注於將石墨烯應用於布線。隨著半導體的集成度的增加,電路之間的線變得更窄並且阻抗增加,這是因為石墨烯的緊密的六角結構形態,具有最薄最硬和減小電阻的屏障作用。
非晶態氮化硼是白色石墨烯的衍生物,它由氮和硼原子組成,但具有沒有定型的分子結構,可以將其與白色石墨烯分開。另外,為了將半導體小型化,將其作為核心要素之一的介質,它是半導體小型化的關鍵元素之一,可以起到阻止電幹擾的作用。換句話說,它是克服半導體集成化更高后,產生電磁幹涉這個難題的鑰匙。三星電子技術研究所研究員申賢真表示:「為了將石墨烯應用於半導體工程,需要在400°C環境下,直接在矽片上生成的技術。」
研究小組不僅確保了世界上最低1.78的介電常數,而且還證明了該材料可以在400°C環境下,在半導體基板上大面積生成,從而朝著工藝創新邁出了一步步。非晶氮化硼可應用於包括存儲器半導體(DRAM、NAND等)的半導體系統,並且有望用於要求高性能的伺服器伺服器用內存半導體。
三星電子技術學院計劃今後繼續開發下一代材料,例如與國內外大學進行技術合作。三星高級技術學院2D材料研究與開發主任樸盛俊說:「 2D材料和它們衍生的新材料二次開發正在加速,需要學術界和企業的進一步研究和開發。但是學術界和公司需要進行額外的研究和開發。我們不僅將繼續研究和開發新材料,還將提高其工藝適用性。」
三星電子2D材料研發歷史:
2012年:使用石墨烯開發新的電晶體結構;
2014年:解決了石墨烯半導體晶片上無法生成的限制,在晶片上形成了世界上第一層純石墨烯層,並開發了用於大規模生產的源技術;
2017年:擺脫現有石墨烯的規則六邊形網格結構,碳原子以無規形式連接的石墨烯結構開發,大面積成功合成;
2020年:發現世界上最低的介電常數1.78新材料「非晶態氮化硼」。