近日，中國科學(xué)家在前沿芯片研發(fā)方面取得重大突破，通過碳納米管工藝，成功開發(fā)出世界最先進的3納米晶體管，這個節(jié)點相當于一條人類DNA鏈的寬度，允許在一個指甲蓋大小的芯片上集成幾百億個這種晶體管！

該成果由中國科學(xué)院微電子研究所的集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心取得。該中心主要面向5納米及以下節(jié)點高性能和低功耗晶體管性能需求，基于主流后高K金屬柵（HKMG-last）三維FinFET器件集成技術(shù)，研制高性能的負電容FinFET器件。FinFET即鰭式場效應(yīng)晶體管，可以改善電路控制并減少漏電流，縮短晶體管的閘長。

目前，現(xiàn)有的硅基晶體管受玻爾茲曼熱力學(xué)限制，室溫下亞閾值擺幅SS≥60mV/dec，阻礙了工作電壓的繼續(xù)降低。當集成電路技術(shù)進入5納米及以下節(jié)點，隨著集成度的持續(xù)增加，在維持器件性能的同時，還面臨功耗急劇增加的嚴重挑戰(zhàn)。

先導(dǎo)中心基于HKMGFinFE工藝，通過材料工藝優(yōu)化和多柵器件電容匹配設(shè)計，結(jié)合3納米鉿鋯金屬氧化物薄膜，研制成功NC-FinFET器件。這標志著，微電子所在新型NC-FinFET器件的研制方面取得了重要進展。

在國際上，韓國三星計劃到明年上半年完成3納米晶體管的研發(fā)。同7納米技術(shù)相比，基于3納米技術(shù)的處理器只需用一半的電力，性能卻會提高35%。

碳納米管被認為是構(gòu)建納米晶體管的理想材料，具有5-10倍的本征速度和功耗優(yōu)勢，性能接近由量子測不準原理所決定的電子開關(guān)的極限，有望滿足后摩爾時代集成電路的發(fā)展需求。目前，中科院微電子所已經(jīng)向新的高度進發(fā)，研發(fā)原子大小（0.5納米）的晶體管。