8月9日出版的《科學(xué)》（Science）雜志刊發(fā)了復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院張衛(wèi)課題組最新科研論文，該課題組提出并實現(xiàn)了一種新型的微電子基礎(chǔ)器件：半浮柵晶體管（SFGT，Semi- Floating-GateTransistor）。這是我國科學(xué)家在該頂級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的第一篇微電子器件領(lǐng)域的原創(chuàng)性成果，標志著我國在全球尖端集成電路技術(shù)創(chuàng)新鏈中獲得重大突破。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)獲突破

　　經(jīng)過十余年的發(fā)展，當(dāng)前我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入從2001年的199億元，提高到2011年的1572億元，占全球集成電路市場的比重提高到9.8%、銷售收入年均增長23.7%。

　　但是必須正視的是，我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依然存在不少問題。工業(yè)和信息化部電子信息司司長丁文武曾撰文指出，我國產(chǎn)品自主供應(yīng)不足，持續(xù)創(chuàng)新能力亟待加強，產(chǎn)業(yè)對外依存度高。

　　盡管我國在自主知識產(chǎn)權(quán)集成電路技術(shù)上取得了長足進步，但集成電路的核心技術(shù)基本上依然由國外公司擁有，集成電路產(chǎn)業(yè)也主要依靠引進和吸收國外成熟的技術(shù)，在微電子核心器件及集成工藝上缺乏核心技術(shù)。為此，作為一種新型的微電子基礎(chǔ)器件，復(fù)旦大學(xué)半浮柵晶體管的橫空出世將有助于我國掌握集成電路的核心技術(shù)，從而在國際芯片設(shè)計與制造上逐漸獲得更多話語權(quán)。

　　結(jié)構(gòu)巧、性能高

　　據(jù)悉，金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）是目前集成電路中最基本的器件，工藝的進步讓MOSFET晶體管的尺寸正在不斷縮小，而其功率密度也一直在升高。

　　人們常用的U盤等閃存芯片則采用了另一種稱為浮柵晶體管的器件。閃存又稱為“非揮發(fā)性存儲器”——所謂“非揮發(fā)”，即指芯片在沒有供電的情況下，信息仍能被保存而不會丟失。這種器件在寫入和擦除時都需要有電流通過一層接近5納米厚的氧化硅介質(zhì)，因此需要較高的操作電壓（接近20伏）和較長的時間（微秒級）。

　　復(fù)旦大學(xué)的科研人員們把一個隧穿場效應(yīng)晶體管（TFET）和浮柵器件結(jié)合起來，構(gòu)成了一種全新的“半浮柵”結(jié)構(gòu)的器件，被稱為 “半浮柵晶體管”。“硅基TFET晶體管使用了硅體內(nèi)的量子隧穿效應(yīng)，而傳統(tǒng)的浮柵晶體管的擦寫操作則是使電子隧穿過絕緣介質(zhì)。”論文第一作者、復(fù)旦大學(xué)教授王鵬飛對記者解釋說。

　　“隧穿”是量子世界的常見現(xiàn)象，可以“魔術(shù)般”地通過固體，類似于“穿墻術(shù)”。“隧穿”勢壘越低，相當(dāng)于“墻”就越薄，器件隧穿所需電壓也就越低。把TFET和浮柵相結(jié)合，半浮柵晶體管的“數(shù)據(jù)”擦寫便更加容易與迅速。

　　“TFET為浮柵充放電、完成‘?dāng)?shù)據(jù)擦寫’的操作，‘半浮柵’則實現(xiàn)‘?dāng)?shù)據(jù)存放和讀出’的功能。”張衛(wèi)解釋說，傳統(tǒng)浮柵晶體管是將電子隧穿過高勢壘（禁帶寬度接近8.9eV）的二氧化硅絕緣介質(zhì)，而半浮柵晶體管的隧穿發(fā)生在禁帶寬度僅1.1eV的硅材料內(nèi)，隧穿勢壘大為降低。