日本采取對韓出口限制措施后，韓國國內(nèi)正積極尋求日本氟化氫替代方案。三星電子與SK海力士等半導(dǎo)體公司緊急派遣采購小組以尋找氟化氫廠商。除了海外企業(yè)外，也努力尋求本土企業(yè)以實現(xiàn)供應(yīng)國家多元化。

近些年，因為工藝的限制，和晶體管尺寸有關(guān)的摩爾定律也越來越多質(zhì)疑會被打破。不過現(xiàn)在，奧地利的研究人員正在研究半導(dǎo)體領(lǐng)域下一項關(guān)鍵技術(shù)：他們的突破很可能為晶體管結(jié)構(gòu)進一步縮小打開大門。

幾十年來，微芯片中的晶體管變得越來越小。大約每兩年，商用芯片上的晶體管數(shù)量可能翻一倍——這種現(xiàn)象也被稱為“摩爾定律”。但是近些年，這一定律再沒有見證新的提升，因為小型化幾乎達到自然極限，在目前研究的幾納米范圍內(nèi)，人們所面臨的已經(jīng)是一個全新的問題了。

不過，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種可能實現(xiàn)晶體管尺寸進一步縮小的新方法——使用原子厚度的二維（2D）材料。借助由氟化鈣制成的新型絕緣層，維也納技術(shù)大學(xué)（TU）現(xiàn)已成功制作出一種超薄的晶體管。與之前的技術(shù)相比，這種技術(shù)制成的晶體管具有更為優(yōu)異電氣性能，同時也因為厚度薄而大大地減小了尺寸。

近年來，科學(xué)界對晶體管制造所需半導(dǎo)體材料的研究取得了很大進展。與此同時，超薄半導(dǎo)體逐漸也可以只用幾個原子層厚的2D材料來制造。不過，這些都還不足以用來制造那種尺寸非常小的晶體管。“為了制造這種非常小的晶體管，除了需要制造出超薄半導(dǎo)體外，還需要制造出一種超薄絕緣體，”維也納技術(shù)大學(xué)微電子研究所的Tibor Grasser教授解釋道。

這可以用晶體管基本結(jié)構(gòu)來解釋：晶體管結(jié)構(gòu)上包括源極、柵極和漏極，源極和漏極間要產(chǎn)生電流，則需要在中間的柵極和襯底間施加電壓以形成電場，這里為了能在施加電壓后形成電場，柵極和半導(dǎo)體襯底之間就需要一層絕緣層。“目前研究領(lǐng)域一直在嘗試的晶體管實驗，都是基于超薄半導(dǎo)體搭配普通厚度的絕緣層，”Grasser解釋道，“但是這樣做并沒有什么優(yōu)勢——首先，晶體管會因為含有普通厚度的絕緣層而呈現(xiàn)很大的尺寸，這樣就沒辦法談小型化了；第二點也很明顯，那就是半導(dǎo)體本來就很敏感的電子特性會受到這種絕緣層表面的干擾。”

針對這種情況，Grasser團隊的博士后Yury Illarionov采用了一種新穎的方法：“如果我們既明確定義半導(dǎo)體襯底面，同時又明確定義絕緣層面（比如離子晶體），那么就可以制作出一種尺寸只有幾納米的晶體管。這種晶體管的電學(xué)特性還會得到改善，因為離子晶體具有完全規(guī)則的表面，而這樣的表面不會出現(xiàn)可能干擾電場的單個突出原子。“傳統(tǒng)材料在第三維度（即垂直方向）上具有共價鍵，比如一些原子通過其底部和頂部的共價鍵和相鄰材料的原子結(jié)合，”Grasser解釋說，“而2D材料和離子晶體的情況就與此不同，因此它們不會影響相鄰材料的電學(xué)性能。”

研究人員選擇一種由原子厚度的氟化鈣組成的絕緣層。該層由圣彼得堡的Joffe研究所制作，該期刊報道的第一作者Yury Illarionov在去維也納工業(yè)大學(xué)之前也做過此類研究。不過，晶體管本身是在托馬斯·穆勒教授的維也納大學(xué)光子學(xué)研究所制作完成的，隨后還在微電子研究所進行了相關(guān)測試。

雖然這只是一個原型產(chǎn)品，不過它還是超出了所有人的預(yù)期：“近年來，我們一再收到各種不同的晶體管來研究它們的技術(shù)特性 - 但我們從未見過設(shè)計有氟化物絕緣層的晶體管，”Grasser說，“比較它們的電氣特性，該原型產(chǎn)品完全超過以往材料的測試結(jié)果。

現(xiàn)在，這些科學(xué)家們想進一步研究哪種絕緣層和半導(dǎo)體的組合效果會最好。這項技術(shù)可能還需要幾年的時間才能真正用于商用計算機芯片，因為材料層的制造工藝仍有待改進。“不過，毫無疑問，我們認為由二維材料制成的晶體管將是未來研究的重要方向，”Grasser說，“從科學(xué)的角度來看，很明顯這里提出的氟化物是目前絕緣層的最佳解決方案。

另外，對于計算機行業(yè)而言，這種更小，更快的晶體管將會支撐這個行業(yè)的下一次突破。