打破摩爾定律瓶頸？2D結合3D材料有望未來建成“芯片都市”
英特爾創始人之一戈登·摩爾( Moore)曾提出一個摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也将提升一倍。
由于微型化和性能方面的進步，這一被稱為摩爾定律的公理自1965年以來一直适用。
然而，集成電路正面臨着物理極限，這使得摩爾定律似乎即将失效。過于密集的電路元件會相互幹擾。
但是根據的說法(他是納米電子學領域世界領先的科學家之一)，有一種方法可以無限期地維持摩爾定律，那就是利用相對較新、有前途的二維(2D)材料,結合整體3D(M3D)集成實踐，創造出超緊湊型的高性能電子芯片,可以克服傳統集成電路所面臨的挑戰。
在2014年的一篇有遠見的文章中首次提出了這個想法，他的納電子學研究實驗室最近發表了一篇更詳細的研究報告，對這項技術進行了評估。
根據小組的研究，傳統半導體材料在其理想的電子性能開始衰退之前的厚度是有限的。
說:“由于表面粗糙度引起的電子散射增加，一般半導體材料的厚度标度在幾納米以下就具有挑戰性，它們的遷移率迅速下降。”
“事實上，在~ 1nm以下，像Si或Ge這樣的傳統材料可能不具有熱力學穩定性。”
另一方面，原子薄而穩定的二維材料，如石墨烯、六方氮化硼(h-BN)和過渡金屬二鹵代烴(MoS2、WS2、WSe2等)，具有高度的空間效率和厚度。
此外，根據論文，二維半導體表現出相當高的流動性和對表面缺陷的免疫力。
2D材料往往比傳統材料更靈活，這使它們成為最先進的電子應用的理想選擇，如柔性顯示器。
同時芯片合成，與堆疊的3D材料相比，堆疊的2D材料還可以最小化層間信号延遲、熱阻，并減少潛在的過熱。
根據研究人員的說法，通過選擇特定的2D材料并将它們堆疊起來，單片3D不僅節省了芯片上寶貴的空間，而且還允許根據材料的組合電子特性進行配置。
關于其制造業前景，也解釋了2D和3D材料如何應對低溫制造、電磁幹擾、散熱等難題。
去年，的團隊演示了一種CMOS兼容的石墨烯合成方法，該方法基本上解決了石墨烯的低溫和無轉移合成難題。他的實驗室也在進行類似的工作，以在低溫下直接在晶片上合成其他2D材料。
研究人員指出，通過在層之間使用薄的石墨烯屏蔽層(最好摻雜以增強電磁屏蔽效果)，即使垂直層按比例縮小，也可以防止幹擾。
在散熱方面，材料本身的厚度有利于讓熱量從密集堆積的組件有效地消散。
Parto是這項研究的合著者，同時也是實驗室的一名成員，他評論:“與像矽這樣的薄化的傳統材料相比，2D材料具有更高的平面内熱傳導性，這有助于快速的橫向熱傳輸，從而降低了任何熱點形成的風險。”
他補充說:“最終，我們設想通過2D材料實現不同類型的集成設備和技術，實現世界上最高、密度最大的‘芯片城市’，并實現前所未有的性能、存儲容量和能源效率。”
原文出處：
，2D and 3D combo could keep Moore’s law going芯片合成，作者：Sonia
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