迄今為止，它是科學家所發現用來製造芯片最好的半導體材料，它將改變芯片遊戲規則_風聞

近日麻省理工學院發佈信息，由該校機械系陳剛教授領導的科研小組，協同休斯頓大學和其他機構組成研究團隊在最近一期《科學》發表了他們最新實驗結果，題目是《立方砷化硼具有雙極載流子高遷移率》，文章的結論，他們找到了一個“迄今為止已經發現的最好的半導體材料”。

對於非專業人士，可能不理解這個“雙極載流子高遷移率”是個什麼東西? 這個事暫時放一邊，我們來看看都有哪些人蔘與了這項工作，從名字來看，除了一個非華人，其餘都是華人，丁志偉，田非，陳科，周家偉，錢鑫等14位學者，陳剛教授在最後，是通訊作者。這裏田非是休斯頓大學的，其餘是麻省理工，波士頓學院和德州奧斯丁大學的學者。

在同一天，《科學》雜誌還發表了另一篇論文，《瞬態反射顯微鏡 揭示了立方砷化硼具有雙極載流子高遷移率》，説的基本上是同一回事。

這裏的作者除了一個穆哈默德，其餘也都是華人的名字，這篇文章在中國國家納米中心有報道，報道説**，**國家納米科學中心劉新風研究員團隊聯合休斯頓大學包吉明團隊和任志鋒團隊在超高熱導率半導體-立方砷化硼單晶的載流子擴散動力學研究方面取得重要進展，為其在集成電路領域的應用提供重要基礎數據指導和幫助。相關研究成果發表在《科學》雜誌上。國家納米科學中心副研究員嶽帥為文章第一作者，劉新風研究員為通訊作者。文章的共同第一作者為休斯頓大學田非博士，共同通訊作者為休斯頓大學包吉明教授和任志鋒教授。

結合上面麻省理工的報道，該項目是由麻省理工，休斯頓大學和其他機構組成的科研團隊完成，

這個“其他機構”就是中科院下屬的國家納米中心。

現在來解釋以下，為什麼這個論文的發現這麼重要？論文的實驗結果證實了：他們所研究的立方砷化硼的材料克服了眾多半導體材料的兩個限制：1、電子和空穴的遷移率不對成，空穴遷移率偏低，2、導熱係數低，容易導致芯片發熱。而立方砷化硼材料的電子和空穴有很高的遷移率，並具有良好的導熱性能。所以，它是迄今為止發現的最好的半導體材料，沒有之一。也有海外媒體用“中美華人科學家發現立方砷化硼，是迄今最佳半導體材料”標題加以報道。

硅作為現在芯片製造的主要半導體材料，其性能仍存在缺陷。在半導體物理的論述中，電子和空穴統稱為載流子。硅中的電子有比較好的遷移率，但它的空穴遷移率較差。而其他材料，如廣泛用於激光的砷化鎵，同樣具有良好的電子遷移率，但不具有較好空穴遷移率。另外，硅的熱傳導很差，這導致芯片温度總是過熱。

曾被波士頓FBI誣陷從事間諜活動的麻省理工學院華裔教授陳剛是該研究團隊的重要成員，他在2018年就預言説，立方砷化硼可能是最好的半導體材料。 立方砷化硼具有理想半導體所需的主要品質，因為它具有電子和空穴的高遷移率，這是目前發現所有半導體材料，硅，鍺，碳化硅，砷化鎵，氧化鎵等等，唯一能讓載流子（電子和空穴）同時具有高遷移率的半導體材料。因為在半導體中，正電荷和負電荷是相等的。理想的芯片材料應該是電子和空穴的移動阻力小，遷移率高的材料，此外，立方砷化硼的導熱係數是硅的10倍，這兩個重要的特徵使得它成為最佳芯片用半導體材料，它將改變整個集成電路的遊戲規則。

立方砷化硼警惕樣品

目前生長立方砷化硼晶體主要還是利用氣相沉澱法（CVT）在密閉環境下通過多温區精確控温實現化學反應控制完成，這也是目前砷化硼單晶製備研究的主要方法。

到目前為止，立方砷化硼只在實驗室規模進行了製造和測試，要想實現大規模的商用化，這裏還需要採用硅片製造中拉單晶的方法，有些大型生產設備還需要研製，所以立方砷化硼真正能成為替代硅作為芯片的基石還有一段商業化的過程要走。

為什麼説，立方砷化硼的雙極載流子高遷移率和高熱導率改變了芯片的遊戲規則？因為遷移率高意味着在同樣的能耗下，電子或空穴跑得更快，數據處理更快，導熱係數高保證載流子跑得快還不發熱。這就是説，以後芯片耗電要比現在小很多，而且效率還高很多。比如説，今天的手機充滿電能用一天，採用立方砷化硼做的芯片可能就能用三天或者更多。過去，為了平衡空穴慢的加速模塊可以去掉，在芯片中為了散熱而預留的地方，都可以用來做設計晶體管，芯片內部的面積更加優化。所以，整個芯片製造的工藝製程需要重新設計，這是對芯片製造領域而言，就相當於重新洗牌。

洗完牌之後，大家都站在同一個起跑線上，開始研製新的生產設備，研發新的EDA設計工具，研發和調試新的工藝流程。這一切的基礎就是全球的華人科學家聯手研發出來的這個最新成果，立方砷化硼半導體材料。當一種全新材料出現，伴隨着全新生產的新一代高效的芯片在市場上廣泛應用，美國對中國在芯片領域，採用今天方法進行的制裁還有實際效果嗎？答案是顯而易見的。