再登自然 我国科学家成功开发人造蓝宝石介质晶圆 为低功耗芯片提供技术支撑

随着电子设备的日益普及与性能需求的不断提高，芯片中晶体管的数量迅猛增长，晶体管尺寸也在不断缩小，但这一发展之路充满了技术挑战，尤其是在介质材料领域。绝缘材料的性能是其中的关键所在，但当其厚度缩减至纳米级别时，传统材料的绝缘性能会急剧下滑，导致电流泄漏问题愈发严重。这不仅加剧了芯片的能耗，还带来了散热难题，对设备的稳定性和寿命造成了严重影响。

面对这一行业难题，中国科学院上海微系统与信息技术研究所的科研团队取得了重大突破。他们成功研发出一种以人造蓝宝石为基础的新型晶圆，这一成果被刊登在国际知名学术期刊《自然》上，标志着我国在芯片介质材料领域迈出了重要一步（DOI: 10.1038/s41586-024-07786-2）。

这项新技术的一大亮点在于其创新的金属插层氧化技术。该技术通过对单晶铝进行插层氧化处理，成功制造出能在1纳米下实现极低泄漏电流的单晶氧化铝，作为新型的介质材料。这种材料不仅在理论上具有出色的性能，更在实际应用中对低功耗芯片的开发产生了积极影响。

利用这种新型材料，科研团队已经成功研制出具有优异续航能力和运行效率的低功耗芯片器件。这不仅为智能手机的电池续航带来了福音，还为人工智能、物联网等领域提供了强有力的技术支撑。值得一提的是，尽管这种材料是人工合成的，但其晶体结构、介电特性、绝缘特性与现实中的宝石性能相当，显示出我国在材料科学领域的重大进步。