复旦大学电子工程系 “中国芯片的崛起：复旦大学的异质CFET革命“

"中国芯片的崛起：复旦大学的异质CFET革命"

在当今全球化的科技竞争中，自主创新和突破性技术的发展至关重要。

在全球芯片技术竞争日益激烈的背景下，复旦大学电子工程系的研究团队在晶体管技术领域取得了令人瞩目的成就，这一突破不仅挑战了现有的技术垄断，更为我国芯片产业的自主发展注入了新动力。

随着全球科技竞争的加剧，美国的技术封锁政策引发了广泛的讨论和争议。一方面，有人认为这是美国为了维护其科技领先地位所采取的必要措施；另一方面，也有观点认为这反映了美国在科技领域的霸权行为。然而，无论外界如何评说，美国的封锁政策可能即将面临重大挑战。

复旦大学的创新之举： 复旦大学电子工程系的卢炜教授和王润基教授领导的研究团队，在晶体管技术领域取得了历史性的突破。这一成就不仅标志着我国在芯片产业的自主创新能力，也为全球芯片技术的发展贡献了中国智慧。

打破技术垄断的希望： 特别值得注意的是，复旦大学在没有EUV光刻机的条件下，依然实现了技术的重大突破。这表明，即使在外部环境受限的情况下，我国科研团队依然能够通过自身的努力，实现技术的自主创新。

异质CFET技术的革新： 复旦大学团队研发的晶圆级硅基异质CFET技术，采用了创新的二维材料和同层异质集成设计，成功突破了传统半导体材料的限制，实现了卓越的电学性能。这一技术的突破，不仅在晶圆级制造上取得了进展，更为高性能、低功耗芯片的设计提供了新的可能性。

技术的多维突破：

1. 实现了晶圆级异质CFET技术的创新；

2. 指明了硅基异质CFET通道层材料的发展方向；

3. 为下一代芯片技术提供了全新的晶体管选项；

4. 全面验证了异质设计在最小尺度、最优性能晶体管中的应用潜力。

自主研发的重要性： 长期以来，我国在芯片制造设备和材料上依赖进口，这不仅限制了我国芯片产业的发展，也使得我们在国际竞争中处于不利地位。复旦大学的这一技术突破，完全依靠自身力量实现，具有极其重要的战略意义。

展望未来： 复旦大学的硅基二维异质集成叠层晶体管技术，为我国芯片产业的自主发展提供了新的希望。这一技术的突破，有望帮助我国减少对进口EUV光刻机的依赖，推动国产替代产品的研发和生产。

结语： 复旦大学的这一技术突破，不仅是我国芯片产业发展的一个缩影，更是我国科技自主创新能力的体现。面对美国的科技封锁，我国科研团队展现出了不屈不挠的创新精神和强大的技术实力。我们有理由相信，通过不断的技术突破和创新，我国完全有能力挑战现有的技术垄断，实现科技领域的自主发展。

互动环节： 你认为我国在芯片技术领域能否实现更多的自主创新？我国是否能够通过自主技术突破，挑战现有的技术垄断？欢迎在评论区留下你的看法和建议！

重磅！复旦大学成功研发半导体性光刻胶

随着现代信息科技的发展，功能芯片的集成密度越来越高，硅基芯片集成器件的密度已经超过2亿个晶体管每平方毫米。与硅基芯片相比，基于有机半导体材料的有机芯片具有本征柔性和良好生物相容性的优势，在可穿戴电子设备、生物电子器件等新兴领域具有重要应用前景，然而有机芯片的集成度却远远落后于硅基芯片。

日前，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室魏大程团队设计了一种新型半导体性光刻胶，利用光刻技术在全画幅尺寸芯片上集成了2700万个有机晶体管并实现了互连，在聚合物半导体芯片的集成度上实现新突破，集成度达到特大规模集成度（ultra-large-scaleintegration，ULSI）水平（图1）。

2024年7月4日，该成果以《基于光伏纳米单元的高性能大规模集成有机光电晶体管》（“Photovoltaicnanocellsforhigh-performancelarge-scale-integratedorganicphototransistors”）为题发表于《自然·纳米技术》（NatureNanotechnology）。

图1.（a）光刻胶组成;(b)光刻胶聚集态结构；(c)在不同衬底上加工的有机晶体管阵列；（d）有机晶体管阵列结构示意图及光学显微镜照片；（e）有机光电晶体管成像芯片（PQD-nanocellOPT）与现有商用CMOS成像芯片以及其他方法制造有机成像芯片的像素密度对比。

据团队介绍，芯片集成度可以分为小规模集成度(SSI)、中规模集成度(MSI)、大规模集成度(LSI)、超大规模集成度(VLSI)和特大规模集成度(ULSI)，单片集成器件数量分别大于2、26、211、216、221。

此前，有机芯片的制造方法主要包括丝网印刷、喷墨打印、真空蒸镀、光刻加工等，集成度通常只能达到大规模集成度(LSI)水平。由范德华力堆叠形成的有机半导体导电通道在复杂制造流程中会受到各种溶剂和热处理过程的侵蚀，导致芯片性能大幅度降低，特别是对于特征尺寸降低到微米及以下时，性能降低尤为显著。由于小型化和性能的折中，高集成有机芯片的发展受到限制。

光刻胶又称为光致抗蚀剂，在芯片制造中扮演着关键角色，经过曝光、显影等过程能够将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上，是一种光刻工艺的基础材料。传统光刻胶仅作为加工模板，本身不具备导电、传感等功能。魏大程团队长期致力于新型晶体管材料、器件及传感应用研究。在研究中，他们设计了一种由光引发剂、交联单体、导电高分子组成的新型功能光刻胶。光交联后形成了纳米尺度的互穿网络结构，兼具良好的半导体性能、光刻加工性能和工艺稳定性。该光刻胶不仅能实现亚微米量级特征尺寸图案的可靠制造，而且该图案本身就是一种半导体，从而简化了芯片制造工艺。

该光刻胶可通过添加感应受体实现不同的传感功能。为了实现高灵敏光电探测功能，团队在光刻胶材料中负载了具有光伏效应的核壳结构纳米粒子。光照下，纳米光伏粒子产生光生载流子，电子被内核捕获，产生原位光栅调控，大幅提升了器件的响应度。光刻制造的有机晶体管互连阵列包含4500×6000个像素，集成密度达到3.1×106单元每平方厘米，即在全画幅尺寸芯片上集成了2700万个器件,达到特大规模集成度(ULSI)，其光响应度达到6.8×106安培每瓦特，高密度阵列可以转移到柔性衬底上，实现了仿生视网膜应用。

目前，团队还研发出具有化学传感功能、生物电传感功能的光刻胶。该研究提出了一种功能型光刻胶的结构设计策略，将有望促进高集成有机芯片领域的发展。经过多年的技术累积，团队制备的有机芯片在集成度方面已达到国际领先水平，该技术与商业微电子制造流程高度兼容，具有很好的应用前景。

“我们正在积极寻求产业界合作，希望能够推动科研成果的应用转化。未来，这种材料一方面能够用于制造高集成度柔性芯片，另一方面由于其光刻兼容性，还有可能实现有机芯片与硅基芯片的功能集成，进一步拓展硅基芯片的应用。”团队负责人魏大程说。

复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室为论文第一单位；复旦大学高分子科学系博士研究生张申为第一作者；复旦大学魏大程研究员为通讯作者。此外，复旦大学微电子学院杨迎国研究员、复旦大学材料科学系刘云圻院士等参与了该研究。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委和复旦大学的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-024-01707-0

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