1000倍加速增长：中国采用超快速合成技术推进晶圆级二维芯片研发

中国研究人员在二维半导体生产领域取得重大突破，所实现的生长速率较传统方法最高提升千倍。

人工智能系统和大语言模型日益增长的计算负载正将现有芯片架构推向极限，迫使业界在传统硅基微缩路径之外另寻出路。数十年来，摩尔定律通过预测计算能力约每两年翻一番的规律指引着行业进步。但随着晶体管尺寸逼近原子尺度，量子效应、热耗散与制造限制使得进一步微缩愈发艰难。为此，研究人员开始转向新型材料与架构。

其中，二维半导体作为后摩尔时代的潜力路径正获得广泛关注。这类原子级厚度的结构既可延续晶体管微缩进程，又能提升能效与性能。

掺杂技术突破揭示二维芯片材料关键短板

调控原子级薄层材料的电学行为依赖于精准的化学修饰——通过引入微量异质原子改变导电性，这一过程称为"掺杂"。该方法能够制备n型（富电子）与p型（富空穴）半导体，两者均为现代电子器件不可或缺的基石。据报道，尽管二硫化钼、二硒化钼等n型二维材料已臻成熟，但实现高性能、高稳定性的p型同类材料仍是重大挑战，制约着二维半导体器件的全面发展。

现代晶体管架构高度依赖n型与p型材料的互补配对，高性能p型材料的匮乏已成为下一代芯片设计的核心瓶颈。随着业界探索二维半导体体系中的亚5纳米节点，材料体系的平衡性对器件可靠运行愈发关键。

为解决这一难题，中国科学院金属研究所的朱梦剑、任文才与徐川带领的研究团队开发出新型二维半导体制备方法。该技术路线旨在突破现有材料限制，推动二维芯片技术的实用化进程。

金基衬底驱动二维半导体快速扩展

重新设计的生长方案显著加速了二维半导体材料的规模化生产。研究团队通过引入液态金/钨双层衬底，对化学气相沉积技术进行重构，成功实现了具有可调掺杂特性的单层氮化钨硅薄膜晶圆级生长。

该方法将单晶畴区扩展至亚毫米尺度，并将生长速率从约五小时生长0.001毫米提升至每分钟生长约0.02毫米，增幅达千倍级别。所获薄膜尺寸达到约3.6厘米×1.8厘米，标志着高性能二维半导体材料向规模化制造迈出关键一步。

从器件性能维度考量，单层氮化钨硅兼具高空穴迁移率、高开态电流密度、卓越机械强度、高效散热能力及可靠化学稳定性等多重优势，使其成为先进晶体管设计的理想候选材料。

凭借大面积薄膜制备能力与更精准的掺杂调控水平，该新方法有望推动二维半导体向实际制造环节靠拢。尤为关键的是，该方法支持将此类材料规模化集成至互补金属氧化物半导体架构中，这是二维材料融入下一代芯片技术体系的核心环节。

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