中科院考研，中科院考研分数线2023
后摩尔时代下，在传统路径上追求极致的芯片尺寸，对制造设备的要求会越来越高，未来想打破摩尔定律极限恐怕很难。因此，业内的科研人员会在新工艺、新架构和新材料做研究，以便探索到全新的发展路径。
比如，中科院正在探索的半导体里的“杂交水稻”技术，就是其中研究的方向之一。中科院研究的“杂交水稻”技术是什么，会是芯片换道超车的新机遇吗？
中科院研究半导体里的“杂交水稻”技术
半导体里的“杂交水稻”技术，学术名称叫“化合物半导体异质集成技术”，是通过异质键合成或外延生长等方式，将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件或芯片，与硅基低成本高集成器件芯片集成在一起。
这些不同功能的材料组合在一起，结合化合物半导体和硅各自的优势，取长补短、优势互补，异质材料界面产生更优异的电、光、声、热物理特性，可以实现更高功率、更高频率、更高速率的光子与电子器件。
这种技术方式，是从材料创新角度来提升器件性能，就好比杂交水稻一样，取优良性互补的品种培育，因而，该技术又称为半导体里的“杂交水稻”技术。
目前，中科院游天桂团队基于“杂交水稻”技术，正在开发采用磷化铟、氮化镓、氧化镓等化合物半导体的XOI异质集成材料。并且自研了氦氢离子共注技术，更高效地剥离磷化铟薄膜，并研制了4英寸硅基磷化铟异质集成晶圆。
中科院游天桂研究员
该技术会是芯片换道超车的新机遇吗？
从目前的半导体大环境来看
集成电路当下主要以硅作为衬底材料，但是，硅材料已经接近了物理极限。相反的是，中科院研究的磷化铟、氮化镓、氧化镓等化合物半导体，具有更丰富的能带结构和更优异的电学和光学特性。
如果能将化合物半导体和硅结合，可以在保持原有器件和工艺尺寸的基础上，继续推进微电子器件性能。那么，就不再需要追求极致的芯片工艺节点，也可以避开光刻机、刻蚀机等先进制程装备，可从材料创新角度提升器件性能。
所以，该技术本身就是半导体一种新的发展路径，如果能成熟应用，就可成为国内芯片发展一个新机遇。
从技术的发展上来看
事实上，早在上世纪90年代，产业界就在关注这类新材料，探索将化合物半导体集成在硅上，开始发展化合物半导体异质集成技术。不过，主流的异质集成技术是异质外延生长，只有在特定的衬底上长出特定的材料，难以实现不同晶格材料的异质集成。
相比主流技术，中科院游天桂团队把离子束剥离与转移技术推广到化合物半导体领域，将其变成一种制备化合物半导体异质集成材料的通用技术。利用该方式制备的器件，阈值电流密度、工作温度目前都达到了国际最高水平。
另外，在异质材料键合的技术方面，游天桂团队还开发了热键合技术。该技术不仅完全自主可控，还能减小因温度升高而产生的应力，也无需在真空环境中操作，更适合量产。
也就是说，目前中科院团队开发的异质集成材料制备方法，更为灵活实用，而且技术水平也是目前最高的。意味着，如果换道成功，那么超车也就是必然的事情。
从应用前景上来说
自2016年开始，磷化铟、氮化镓等化合物半导体，便在国际学术界和产业界大热起来。磷化铟在光通信领域具有重要应用前景，氧化镓被认为是继氮化镓、碳化硅后最有望实现产业化应用的一种宽禁带半导体材料，在功率器件领域具有应用前景。
可以看得出来，化合物半导体具有很大的发展前景，是很有可能成为国内芯片换道超车的新机遇。
事实上，在半导体领域里，如果遵循传统模式去发展，相信很难追上全球先进半导体技术的步伐，因而也必然要走“换道超车”之路。不过，半导体里的“杂交水稻”技术，并未实现新材料的产业化应用，这条道路还要走一段时间。
不过，中科院科研团队正基于异质集成材料开发器件工艺，一切都在往好的方面发展。
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