辽宁
一台EUV报价三亿多美元，还不一定卖给你。这局面摆在中国半导体人面前不是一天两天了。绕不过去，那就干脆换条路——沈阳中科院金属研究所的一支团队，把硅、石墨烯和锗三种材料在原子尺度上叠成一块极薄的＂夹心饼＂，实测跑出了132GHz的射频截止频率，给6G芯片挖出了另一个通道。这事发生在2026年6月上旬，论文刚上线《自然·通讯》。
先说个反差。做6G芯片，大伙儿都盯着ASML那台机器，好像没它就寸步难行。可这次沈阳传出来的成果，压根没走光刻这条老路。
带头的是金属所的孙东明、刘驰课题组。合作单位还挂了好几家科研机构的名字，联合搞出来的新器件学名叫硅-石墨烯-锗势垒晶体管，英文缩写SGBT。这是国际上首款真正实现了射频测试的同类器件。
关键词是＂射频测试＂四个字。以前二维材料做出来的东西，大多数只能测测直流，静态数据看着漂亮，一上高频交流就现原形。这回不一样，是在真实高频信号下跑出来的。
它长啥样呢？想象一个三层结构。上面一层是硅，下面一层是锗，中间夹着一层单原子厚度的石墨烯，厚度只有0.34纳米。研究团队通过化学气相沉积，在锗衬底上外延生长出晶圆级的单晶单层石墨烯，然后再把单晶硅膜精确堆叠在石墨烯之上，构筑了这个垂直异质结构。
电子的走法也跟着变了。传统晶体管里电子是横着跑，SGBT里电子直接从上面的硅垂直往下＂掉＂到锗，穿过中间那层石墨烯。距离只有零点几个纳米，几乎是瞬间完成。
这里有个隐藏的好处:决定器件极限速度的，不再是光刻能画多细的线，而是薄膜能长得多平多齐。前者拼的是ASML的机器，后者拼的是气相沉积炉子和材料工艺。中国在后者上并不落下风。
石墨烯这个材料，过去在半导体圈里挺尴尬。2004年被剥离出来时全球都炒得火热，IBM在2011年还搞出过一个155GHz的石墨烯场效应管。但热闹没多久，大家发现它有个致命毛病——没有带隙，天生关不掉，漏电严重。
想拿它当硅的替代品去做逻辑芯片，基本没戏。金属所这次巧的地方是不让石墨烯唱主角，而是把它当＂夹在中间的闸门＂用。石墨烯与硅、锗接触的界面，自然形成不对称的肖特基势垒，再借助石墨烯本身的量子电容特性来调控电流通断。
这么设计带来的结果相当猛。该器件的共射极电流增益高达1.8×10⁷，是目前已报道晶体管中的最高纪录。电流增益大，意思就是很小的输入变化能撬动很大的输出，做放大器再合适不过。
频率上的成绩前面已经提了，132GHz是本征截止频率的实测值。理论天花板还要高得多。仿真分析显示，通过优化掺杂浓度、削减寄生效应等手段，理论工作频率有望突破1THz。太赫兹频段是6G通信、深空探测、超高清成像正在瞄准的黄金地带。
看到这儿有人可能激动了：以后是不是就不用买光刻机了？这话说早了。得把两个战场分清楚。
一块手机主芯片、一块GPU，里面动辄塞几百亿个晶体管，追求的是集成密度和低静态功耗。这个战场上EUV光刻机短期内没有替代者，英伟达、苹果那种货色，不是靠垂直堆叠能做出来的。
但射频芯片是另一回事。一个功率放大器可能只需要几千几万个晶体管，每一个都得能扛上百GHz。这个战场上传统硅基已经明显吃力，SGBT这种垂直架构反而找到了自己的位置。
再看设备账。做SGBT用的化学气相沉积、分子束外延这套东西，造价跟一台EUV完全不是一个量级，而且国内自主化程度相当高。相当于把比赛规则从＂谁的镜头精度更高＂，悄悄改成了＂谁的原子层堆得更平＂。
从产业意义上讲，这项工作的价值不只是拿了个频率纪录。它证明了垂直二维基区晶体管有能力从实验室走进工程化阶段，为势垒晶体管在射频与太赫兹通信领域的实际应用打下了地基。
当然，从原型到量产还有一长串关口要过。良率、可重复性、封装工艺，任何一环掉链子都可能让实验室数据变成一纸空谈。石墨烯的晶圆级均匀生长在业内至今还是个难题，大规模制造能不能稳定复现132GHz，得看后续几年的进展。
6G商用大致排在2030年前后。留给底层器件的窗口期就四五年，谁能在这段时间里把技术路线跑通、把生态搭起来，谁就能在下一代通信芯片里占个像样的位置。SGBT不是唯一的答案，但至少让＂没光刻机就没高频芯片＂这个论调，不再那么理直气壮。
沈阳这个实验室做出来的东西，说到底是一种绕行的智慧。正面强攻攻不下来的时候，换个角度也许能捅出一条缝。半导体这行，从锗晶体管到硅CMOS再到今天的异质结，本就没什么独木桥可言。
平地拥堵，那就往垂直方向要通道；线画不细，那就把材料叠得薄。这样的思路，过去半个世纪里冷门了太久，现在被一群做金属材料的中国科学家又拾起来了。
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