国内研发首个半浮栅晶体管 潜在应用市场超300亿美元

复旦大学微电子学院张卫团队成功发明了世界首个半浮栅晶体管，是我国在世界微电子领域迄今做出的最重要的原创研究成果之一。半浮栅晶体管介于普通MOSFET晶体管和浮栅晶体管之间的半浮栅晶体管（SFGT），该研究成果被刊发在美国《科学》杂志上。分析人士表示，这是我国科学家首次在该杂志上发表微电子器件领域的论文，标志着我国在全球尖端集成电路技术创新链中获得了重大突破。

金属—氧化物—半导体场效应晶体管（MOSFET）是目前集成电路中最基本的器件，而常用的U盘等闪存器件多采用另一种被称为浮栅晶体管的器件。此次研究人员把一个隧穿场效应晶体管（TFET）和浮栅器件结合起来，构成了一种全新的“半浮栅”结构器件，称为半浮栅晶体管。它具有高密度和低功耗的明显优势，可取代一部分静态随机存储器（SRAM），并应用于动态随机存储器(DRAM)领域以及主动式图像传感器芯片(APS)领域。

与传统的微电子器件相比，半浮栅晶体管的优点在于它面积小、功耗少、工艺简单，它能使数据擦写更加容易、迅速，整个过程都可在低电压条件下完成，为实现芯片高效率、低功耗运行创造了条件。

举例来说，笔记本电脑工作一段时间后会发热发烫，这主要是因为CPU芯片功耗很大。CPU芯片中有一半的面积设计给了缓存（Cache），缓存的存储单元由6个MOSFET晶体管构成。假设CPU芯片中的缓存使用了半浮栅晶体管，不仅芯片面积可以大大缩小，而且功耗可以降低，因为一个半浮栅晶体管就可以实现一个缓存单元。“简而言之，缓存中使用半浮栅晶体管，将具有高密度和低功耗的优势，从而会极大提高CPU的性能。”张卫教授说。

与此同时，半浮栅晶体管还可以广泛应用于电脑的内存、图像传感芯片等领域。比如，采用半浮栅晶体管技术的手机摄像头芯片，它的分辨率和灵敏度将能得到极大提升。

据复旦大学微电子学院张卫介绍道，作为一种基础电子器件，半浮栅晶体管在存储和图像传感等领域的潜在应用市场规模超过300亿美元。它的成功研制将有助于我国掌握集成电路的核心技术，从而在国际芯片设计与制造领域内逐渐获得更多的话语权。

据悉，目前，这些领域的核心专利基本上都是被美光、三星、英特尔、索尼等国外公司控制，我国少有具有自主知识产权且可应用的产品。半浮栅晶体管可与现有主流集成电路制造工艺兼容，具有很好的产业化前景，潜在应用市场规模达到300亿美元以上。目前该课题组针对这个器件的优化和电路设计工作已经开始。它将有助于我国掌握集成电路的核心器件技术，是我国在新型微电子器件技术研发上的一个里程碑。