中國新研製的鰭式晶體管有多薄？溝道寬度僅0.6納米！_風聞

　　導讀

　　小到什麼程度呢？0.6納米，三個原子的厚度！

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　　本視頻發佈於2021年1月23日，播放量已超五百萬

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　　最近，我看到一篇文章《山西大學85後科學家製造出世界上最薄的鰭式晶體管，突破半導體工藝，曾獲Physics World年度十大物理學突破》，説的是山西大學光電研究所教授兼中國科學院金屬研究所研究員韓拯博士的一個重大成果。他和湖南大學與金屬所的合作者們一起，製備出了溝道寬度最小的鰭式場效應晶體管（FinFET）。

　　小到什麼程度呢？0.6納米，三個原子的厚度！

　　如果你不知道鰭式場效應晶體管和溝道寬度是什麼意思，這很正常。一個入門的辦法，是看一下我在2020年觀視頻年終秀上的演講《中國芯片的正道何在？——袁嵐峯2020年11月29日觀視頻答案年終秀演講》。

　　芯片中的基本元件是晶體管，它好比一個帶水閘的水路。左邊有個水源，右邊有個水泵在抽水。但中間有個水閘，在水閘關閉時，是沒有水流的。

　　然後我們逐漸把水閘升起。一開始，水閘的底部仍然在水槽裏，所以還是沒有水流。當水閘底部升到水槽之上，就開始有水流了。水閘升得越高，水流就變得越大。

　　把水流換成電流，這就是對晶體管的描述。左邊的水源、右邊的水泵和中間的水閘，就對應晶體管的三個極，源極、漏極和柵極。水閘的高度，就對應柵極上的電壓。

　　下一個問題是：鰭式場效應晶體管是什麼？

　　在傳統的晶體管中，源極和漏極是平面的。1999年，加州大學伯克利分校胡正明教授開發出了鰭式場效應晶體管，即把半導體溝道陣列豎起來，就像一片片魚鰭似的。這就是“鰭式”（Fin）這個名字的由來。源極、漏極、柵極和柵極介電層，再包覆在魚鰭溝道上。

　　這種設計可以大幅改善電路控制，克服短溝道效應，大幅縮短柵長，增加集成度，已經成為主流技術。這些鰭片的厚度，就是新聞裏提到的溝道寬度。

　　好，瞭解了鰭式場效應晶體管，你的知識水平就超過了99.9%的人。

　　韓拯等人選用的材料是MoS2，這是一種二維原子晶體半導體。0.6納米就是一個MoS2單層的厚度，即兩層S夾一層Mo。主流硅基半導體工藝中的鰭片寬度最小也有3至5納米，他們一下子降低了一個數量級，幾乎達到物理極限。

　　在電子學的發展歷程中，中國一直是個學習者、追趕者。我們的新聞一向是：別人做出了什麼什麼，我們不甘落後，也做出了什麼什麼，即使還不如別人，至少是可以用了，諸如此類。老有人想着彎道超車，實際上就是對在直道上追趕別人喪失了希望。

　　韓拯等人的成果，是少見的中國對基礎研究的貢獻。只有當這樣的成果越來越多，中國才能堂堂正正地掌握技術的制高點。這才是正道，我們要走正道！