东京大学研究团队开发出一种厚度约为一个原子的新型半导体材料 BCN，并已成功制成晶体管，相关成果登上国际期刊《自然》。据《日经新闻》报道，台积电已开始支持这项研究，目标是在 2031 年前后实现 12 吋晶圆。
硅微缩逼近极限，新材料研发升温
半导体产业长期遵循「摩尔定律」，即集成电路性能大约每两年翻倍。过去，业界主要通过持续缩小芯片上的电路尺寸、提高集成密度来提升性能。
不过，主流硅半导体在微缩上正越来越接近物理极限，电路难以无限缩小，寻找可替代硅的新一代半导体材料，已成为全球芯片产业的重要课题。
东大开发 BCN，薄膜厚度约 0.6 纳米
在多种候选技术中，原子级厚度的二维半导体受到关注。东京大学团队开发出由硼、碳、氮组成的新材料 BCN，并在直径 2 吋的铜晶圆上成功形成厚度约 0.6 纳米的均匀薄膜。
报道提到，研究团队已利用这层薄膜制成晶体管，目前确认可以正常运作，其表现甚至可与硅半导体匹敌。
《自然》刊出的论文显示，这项研究还有台湾大学、阳明交通大学和中央研究院等台湾学研机构研究人员共同参与。
通过缓慢供碳，团队解决碳原子聚集问题
过去在制造二维半导体时，碳在反应过程中容易聚集成团，导致材料质量下降，这一直是量产面临的一大障碍。
研究团队发现，只要在不导电的氮化硼晶体上以缓慢速度供应碳，就能让晶体均匀生长。团队还通过调整原料的化学组成，让硼、碳、氮原子的供应时机相互配合，解决了以往原子到位时间不一致的问题。
多层堆叠后仍可保持超薄
BCN 即使进行多层堆叠，整体厚度仍能维持很薄。按报道说法，未来芯片除了在水平方向继续缩小电路，也可以在垂直方向向上堆叠，以提高电路密度，并争取实现更高性能的半导体。
二维芯片若要构建完整逻辑电路，需要 n 型与 p 型两种半导体配合。过去业界一直缺乏高性能的 p 型二维材料，这次 BCN 被认为补上了这一缺口。
台积电据报已支持研究，目标指向 12 吋晶圆
根据《日经新闻》消息，在东京大学公布研究成果后，台积电已开始支持这项研究，目标是在 2031 年前后实现直径 12 吋的晶圆。这也是目前先进制程主流使用的晶圆尺寸。若能达成，这项技术将有机会走向产业应用。
截至目前，台积电官方尚未就这项消息作出回应。
报道还提到，高性能半导体未来可望应用于低功耗电脑、智能手机等新一代电子产品。东京大学教授 Vincent Tung 表示，新材料将成为支撑各种技术的新基础。