硅迎来了强劲对手。中国科学家成功制造出首个晶圆级硒化铟（InSe）芯片，其性能已超越未来的基准指标。
硅刚刚遇到了它的“黄金挑战者”。
在一项具有里程碑意义的突破中，中国科学家成功制备出世界上首个晶圆级二维硒化铟（InSe）半导体，其性能优于硅，为下一代芯片铺平了道路。
硒化铟（InSe）因其理想的综合特性 —— 包括高电子迁移率、合适的带隙和超薄形态 —— 长期以来令研究人员神往，并被誉为“黄金半导体”。
但实现其规模化制造一直困难重重，直到现在。
由北京大学刘开辉教授领导的科研团队，采用一种新颖的“固-液-固”生长策略攻克了这一难题，该方法能在整个2英寸晶圆上实现无与伦比的晶体质量和相纯度。
该研究报告称，基于硒化铟的晶体管在多项指标上击败了硅：室温下电子迁移率高达287 cm²/V·s，并具有超低的亚阈值摆幅。
在低于10纳米栅极长度下，这些器件展现出极小的漏电流、高开关比以及高效的弹道输运特性，甚至在能量延迟积这一指标上超越了《国际器件与系统路线图》（IRDS）为2037年设定的基准。
晶体生长的突破
实现硒化铟的晶圆级生长绝非易事。该材料因铟和硒之间极端的蒸气压差异以及易形成多种稳定相而闻名地难以处理。
这些问题长期以来困扰着大面积合成的尝试，通常只能得到微小的薄片。
为克服这一难题，研究人员开发了一种“固-液-固”转化方法。他们首先在蓝宝石衬底上溅射一层非晶硒化铟薄膜。
然后用低熔点铟覆盖晶圆，并将其密封在石英腔内。加热至约550°C时，会触发一个受精确控制的反应，使铟形成局部的富铟环境，从而驱动界面处均匀结晶。
这最终诞生了世界上首个2英寸硒化铟晶圆，具有优异的厚度均匀性、相纯度和晶体结构。
利用这些晶圆，团队构建了高性能晶体管阵列，这些器件不仅工作正常，而且表现卓越。
器件展现出的电子迁移率远超当前的二维半导体，开关行为接近玻尔兹曼极限。
这些晶体管在深度缩微的节点上也表现出强劲性能：漏致势垒降低（DIBL）效应减弱，能量延迟积优于《国际器件与系统路线图》（IRDS）为2037年设定的目标。
“这项工作代表了晶体生长领域的进步，”《科学》杂志的审稿人指出，强调了这一成就的全球意义。
下一代芯片已就绪
在生长过程中保持铟和硒原子完美的1:1比例，一直是二维硒化铟合成的主要瓶颈。该团队的方法有效解决了这一问题，不仅为硒化铟，也潜在为包括其他具有不稳定相的硫属化合物在内的更广泛的二维半导体材料铺平了道路。
这一突破的更大意义在于其与现有CMOS工艺的兼容性，这可能加速其实际集成应用。研究人员目前正在探索与其他二维材料的异质集成，以构建多功能、垂直堆叠的芯片。
未来的应用领域包括超低功耗AI加速器、边缘计算处理器，以及用于智能设备的透明或柔性电子产品。
凭借其性能指标已超越硅的长期预测，晶圆级硒化铟可能很快成为后硅时代的支柱。
该研究已发表于《科学》杂志。
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